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打造钒钛新材料的“梦工厂”——看河钢承钢增材制造如何开启发展新篇章

?????? 来源: 中国钢铁新闻网 中国冶金报社 ???????发布时间:2019-09-06


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  日前,河钢承钢增材制造3D打印服务示范中心首批万元订单成功交付客户,该产品系为知名汽车制造商定制的模具钢。客户使用后反馈良好,并按月提交订单计划。至此,河钢承钢增材制造开启了发展新篇章。

  作为承载着河钢承钢人钒钛新材料高质量发展梦想的“梦工厂”,河钢承钢增材制造3D打印服务示范中心从建成投用、试运营、制造3D打印工艺品、打印不锈钢精密零件到制造航天钛合金产品,仅用了4个月的时间。河钢承钢钒钛技术专家满怀信心地向《中国冶金报》记者表示:“这个‘梦工厂’,不仅是河钢承钢人实现强企梦的‘梦工厂’,还成为承载着众多高端客户梦想的‘梦工厂’。”

  因梦而生 增材制造从无到有

  为实现中国制造业由大到强的转变,2015年5月份,国务院发布了《中国制造2025》。其中,在重点领域技术路线图中有3处对增材制造的重点发展方向做出了具体规划,明确重点突破具有系列原创技术的钛合金、高强合金钢、高强铝合金、高温合金、非金属工程材料与复合材料等高性能大型关键构件高效增材制造工艺。

  “河钢承钢增材制造3D打印服务示范中心遵循国家制造业发展规划,承载着河钢承钢人钒钛强企的梦想应运而生。”河钢承钢钒钛技术研究所负责人向记者介绍,“为了更好地发挥钒钛特色,拓展钒钛新材料应用领域,河钢承钢于2018年6月份开始筹建该中心。”

  从设备选型到供厂家筛选,河钢承钢选派技术人员实地考察了10余个3D打印机制造厂,综合考虑钒钛材料的性能及未来应用领域,按照“符合国家战略性新兴产业的发展需求,实现增材制造这一高端制造产业与钒钛新材料产业深度融合”的目标,引进了具备金属材料打印能力的高端增材制造设备,为增材制造和钒钛材料粉末冶金融合发展,进一步延伸资源应用和高端制造的产业链奠定了坚实基础。

  2019年3月份,河钢承钢增材制造3D打印服务示范中心经过设备安装、调试及人员培训等一系列周密筹备后正式投用。2个多月后,河钢承钢技术人员采用钛合金粉末、316L不锈钢等粉末原料,成功制造了高精度静叶盘、涡轮转子等零部件,开启了河钢承钢高端钒钛新材料研发与应用快速发展的新纪元。

  逐梦而强 科研路上克难攻坚

  8月7日,记者来到河钢承钢增材制造3D打印服务示范中心。刚刚建立完成一个三维模型的该中心工程师周涛向记者介绍:“3D打印并非大家想像的那样简单,一按电钮就能瞬间制造出想要的产品。这其中涉及模型设计、材料学、机电一体化等多个学科及专业技术,每次打印之前都要进行粉末粒度、成分的检测,并对成品进行精度和力学性能检测,为制造优质的精密产品夯实基础。”

  在河钢承钢增材制造3D打印服务示范中心,科技感十足的增材设备占据了三分之一的空间。记者看到,该中心技术人员正围绕着一个飞机零件打印问题进行研讨。该零件是飞机制造中的精密部件,不仅要求内部部件间的间隙仅为1毫米,而且要求周身有不规则的直径为1毫米的孔洞,同时该零件底部构造特殊,对精度的要求严格,仅为100微米。该中心负责人解释说:“增材制造主要应用于结构复杂、精密度高、自主研发的零部件及模型制造,用于完成一些人工和精密机床无法完成的产品制造。”

  对于该订单产品,客户要求使用不锈钢进行制造,可是河钢承钢技术人员却采用了成本高昂的钛合金粉末进行初步建模。面对记者的不解,该中心负责人解释:“该产品整体尺寸及内部间隙较小,钛合金粉末的成型效果好,有利于塑型,更为适合。虽然成本偏高,但为了快速取得建模数据,我们选择使用钛合金粉末。”尽管他们前期对建模中心和边缘数据进行了精准测算,但初次建模效果并不理想。受多种因素影响,河钢承钢首次打印出的成品内部构造间隙没有完全满足客户要求,成了十分尴尬的失败品。

  对此,该中心技术人员反复分析设备功率、激光打印范围及材料的收缩性等,重新进行了工艺、模型和路径的设计。河钢承钢钒钛技术专家表示:“增材制造中心的每一次成功都是在无数失败中积累经验而实现的。为了兑现对客户的每一个承诺,我们不害怕失败,坚定对成功的自信,通过一次次突破,最终实现了产品的优质交付。”

  6月中旬,河钢承钢接到了某知名企业汽车模具制造的订单。该订单要求产品表面精度在200微米以内,但表面硬度必须达到50HRC(洛氏硬度)以上。这要求技术人员不仅能够熟练应用增材制造技术,还必须了解热处理技术。为此,该技术团队所有人进行“头脑风暴”,并邀请河钢承钢热处理技术专家参与产品研发。6月底,首批模具交付客户并获得认可后,河钢承钢相关技术人员针对二次热处理周期长等难点问题继续攻关,使模具一次热处理即可达到50HRC,将产品制造周期缩短了一半以上,受到了客户的赞许,获得了追加订单。

  截至目前,该中心已经打印了20批次产品,部分产品已顺利交付客户,并赢得了客户的高度赞扬,快速进入了增材制造市场。

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