超大尺寸铜合金产品增材制造取得进展

2023年08月31日 14:14 77077次浏览 来源:   分类: 新材料前沿

近日,首都航天机械有限公司在火箭发动机金属3D打印制造方面取得重要进展,成功实现某型发动机推力室身部内壁试验件的增材制造。该产品直径达600毫米量级,高度达850毫米量级,是大尺寸增材制造铜合金身部产品,其成功研制也标志着该公司成为国内首家全面掌握大尺寸铬锆铜合金激光选区熔化增材制造技术的单位。该项技术的突破填补了国内增材制造技术领域的空白,将助力发动机生产技术的创新发展。

推力室是为火箭发动机提供强劲推动力的核心组件,是典型复杂精密构件。推力室身部结构生产涉及的工序繁杂,以往制造周期至少为6个月,且生产成本较高。为适应高强密度发射的新形势,逐步实现提质降本增效,增强竞争优势,推力室身部的增材制造技术攻关被提上日程,激光选区熔化技术成型精度高,是复杂结构推力室身部增材制造的“不二之选”。

从2020年起,在前期近7年的技术经验积累下,首都航天机械有限公司增材团队针对某型发动机,开展铬锆铜合金推力室身部零件技术调研与方案制订等工作,并深入开展工艺攻关,逐步形成了整体结构优化设计的新思路,为日后的技术突破奠定了基础。铬锆铜合金材料制备推力室身部具有显著优势,但这种材料对激光反射率高,热传导快,激光选区熔化成型难度大,国内增材制造行业内暂无成熟的专用设备,实现超大尺寸铜合金产品的高效增材制造难度极大。

“设备是我们实现从‘0’到‘1’突破的基础,是需要我们首先去跨越的‘关卡’。”该公司研发团队成员陈帅表示。对此,研发团队针对铜合金增材制造的特点,充分研究激光功率等不同的工艺参数对成型规律的影响,并依据试验数据,首次提出了专用设备的集成方案,联合设备厂家首次研制出了行业内少有的红外激光铜合金产品的专属增材制造设备。在专属设备的加持下,铜合金产品的增材制造之路就此起航。

然而,在产品制造的过程中,研发团队遇到了新的问题:冷却通道粗糙度高,常规的表面光整技术无法实现冷却通道的光整。对此,团队成员开始积极探索更合适的光整技术,以提升零件表面质量。在开展数次组合工艺试验后,团队最终实现了复杂窄流道结构燃烧室的精密光整。

经过3年的不懈努力,研发团队先后完成了铜合金粉末质量控制、铜合金激光选区成型工艺优化等一整套技术研究,在国内率先实现了铬锆铜合金激光选区熔化增材制造的技术突破。采用该技术制造的产品,性能较设计指标提高50%以上,成型零件尺寸精度大幅提升,且生产周期缩短至惊人的15~20天,成本较传统生产模式明显降低。

责任编辑:杨一鸣

如需了解更多信息,请登录中国有色网:www.cnmn.com.cn了解更多信息。

中国有色网声明:本网所有内容的版权均属于作者或页面内声明的版权人。
凡注明文章来源为“中国有色金属报”或 “中国有色网”的文章,均为中国有色网原创或者是合作机构授权同意发布的文章。
如需转载,转载方必须与中国有色网( 邮件:mqk@cnmn.com.cn 或 电话:010-63971479)联系,签署授权协议,取得转载授权;
凡本网注明“来源:“XXX(非中国有色网或非中国有色金属报)”的文章,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不构成投资建议,仅供读者参考。
若据本文章操作,所有后果读者自负,中国有色网概不负任何责任。