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北航“激光增材制造”团队的创新经验

导读: 就是在这个不起眼的小院子里,这几十个人却在做着一种代表着先进制造技术发展方向、在重大装备制造中具有重大应用价值的变革性的制造技术——高性能难加工大型复杂整体关键构件激光直接制造技术的研究和应用。

  在北京航空航天大学校园北门附近,有一个约1000平方米不起眼的小院子,天天经过门口的学生也对它难有印象。平常院子里偶见研究人员和实验工程技术人员忙碌进出,唯一引人注意的是,这个院子天天彻夜灯火通明。

  然而,就是在这个不起眼的小院子里,这几十个人却在做着一种代表着先进制造技术发展方向、在重大装备制造中具有重大应用价值的变革性的制造技术——高性能难加工大型复杂整体关键构件激光直接制造技术的研究和应用。这个小院子就是北航“先进材料激光制备与成形”实验室。在这里,北航材料学院教授王华明带领他的创新团队,围绕大飞机等国家重大专项及重大装备制造业发展的战略需求,创造了一个又一个奇迹。

  在这里,他们在国际上首次全面突破了飞机钛合金等难加工金属大型整体主承力构件激光直接制造工艺、装备和应用关键技术,研发出具有原创核心技术、迄今世界最大的激光直接制造工程成套装备,研制生产出我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛合金等高性能难加工金属关键整体构件,并在我国大型飞机等多型飞机研制和生产中得到实际应用,而我国也因此成为目前世界上唯一突破飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家。

  支撑他们辛苦奋斗的动力,就是那一个梦想——“如果有一天,中国飞机上许多关键大型复杂高性能主承力构件都能采用我们激光直接制造技术实现低成本、短周期、快速制造该多好啊!”

  一种做“加法”的材料制备

  和零件制造一体化工艺

  飞机钛合金大型关键构件的传统制造方法是锻造和机械加工。也就是说,首先要熔铸大型钛合金铸锭、锻造制坯、加工大型锻造模具,然后再用万吨级水压机等大型锻造设备来锻造出零件毛坯,最后再对毛坯零件进行大量机械加工。王华明向记者介绍道,这种传统加工方式是在对材料做“减法”,很多飞机钛合金复杂零件材料利用率不足10%,也就是说不仅90%以上的昂贵钛合金材料都被切削、浪费掉了,而且钛合金切削加工性很差,刀具及加工费用很大。一些大型复杂锻造模具制造只能在国外完成,价格高昂、制造耗时长,严重影响新机型的研发进程。

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