难加工的复杂、薄壁、难成形及去除材料零件,如发动机整体叶轮、船用螺旋桨、复杂多歧排热管、复杂随型冷热流道模具等,在航空航天、国防军工、汽车、能源等国家尖端和支柱行业关键技术领域的用途日益广泛,对其性能、制造周期和成本的要求也日趋苛刻。然而,采用传统的铸造、粉末冶金、机械加工等工艺,成形或加工难度大、制造工序多、周期长、成本高,如有些飞机零件的材料利用率仅2%,机械加工时间长达6个月以上;有些复杂形状、复合梯度功能材料零件已难以制造,成为制约这些领域新产品快速开发和制造的瓶颈。因此,研究开发适于难加工零件的快速、低成本、高质量的短流程数字化制造技术,成为各国制造科技的竞争前沿。
本项技术旨在解决我国尖端和支柱行业面临的上述瓶颈问题,继激光、电子束无模成形技术之后,在国内外率先提出并开发了等离子熔积加工复合无模快速制造新方法。该方法基于数字化生长成形原理,变革了传统的铸锻体积成形与机械加工去除式工艺,为低成本、快速开发复杂形状难成形/难加工高性能零件的无模直接成形方法提供了新的途径,可为尖端、支柱行业的新产品快速研发与制造提供新的先进制造技术的支持,具有完全的自主知识产权。该技术极具国内外市场竞争力,其工业实用化成果对于增强我国制造业的自主快速研发能力,赶超国际先进水平,提高我国制造业在国内外市场上的快速应变竞争能力有重大意义。
该技术的特点如下:
(1)在成形过程中复合了铣削,可提高成形复杂度、减少装夹精度损失、消除台阶效应;
(2)试制的难加工高温合金双扭整体叶轮、不锈钢渐缩式变向变距中空螺旋管,比真空精铸致密,组织细小、均匀,力学性能和精度高,可制造复合梯度材料零件;
(3)复杂形状难加工高性能新产品和模具的制造周期大大缩短,减少约1/2,降低成本,适用于多品种、小批量产品研发与制造;
(4)用于零件和模具的数字化表面修复与强化,可使表面修复和强化层与基体冶金结合,后续加工仅需表面研磨与抛光。