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深耕應(yīng)用|鉑力特助力中國(guó)航發(fā)出品增材制造發(fā)動(dòng)機(jī)

發(fā)布時(shí)間：2019年11月08日

近日，鉑力特使用BLT-S310設(shè)備制造中國(guó)航發(fā)增材制造發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目的多個(gè)零部件，助力其開(kāi)展發(fā)動(dòng)機(jī)零件結(jié)構(gòu)集成化設(shè)計(jì)研究，實(shí)現(xiàn)一體化打印。該設(shè)計(jì)成果于2019年9月在第十八屆北京航展中在中國(guó)航發(fā)集團(tuán)展位上展出。
本項(xiàng)目主要有兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：1. 建立了基于增材制造技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)零件集成化設(shè)計(jì)技術(shù)，通過(guò)該集成化技術(shù)，研制了一型基于增材制造技術(shù)的高度集成化的小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，零件集成率高達(dá)81%，降低發(fā)動(dòng)機(jī)裝配難度，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和維修性；2. 建立面向增材制造和拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的零件輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)，在創(chuàng)新結(jié)構(gòu)空心離心葉輪、空心渦輪軸及空心渦輪盤(pán)等優(yōu)化設(shè)計(jì)有了重大突破，并采用增材制造工藝實(shí)現(xiàn)了空心轉(zhuǎn)子件的加工制備。
其中，導(dǎo)向器蒸發(fā)管組件、尾噴管均為薄壁結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)加工方式為多個(gè)零件組裝而成，現(xiàn)采用3D打印工藝，可直接實(shí)現(xiàn)多個(gè)零件一體化成形；渦輪軸是空腔結(jié)構(gòu)，鉑力特在項(xiàng)目過(guò)程中對(duì)渦輪軸進(jìn)行了零件特征識(shí)別、設(shè)計(jì)區(qū)域劃分、拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算和模型重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了整體結(jié)構(gòu)減重約19%；同時(shí)，鉑力特還完成了離心葉輪、葉輪盤(pán)等零部件的增材制造工作，葉輪盤(pán)較薄部位的厚度為0.8mm，鉑力特采取尺寸補(bǔ)償控制葉片精度，將偏差控制在0.1mm以內(nèi)，此葉輪盤(pán)零件經(jīng)超轉(zhuǎn)破裂試驗(yàn)，轉(zhuǎn)速可達(dá)到122000r/min。此外，鉑力特還在項(xiàng)目中協(xié)助解決了葉片及流道的尺寸控制問(wèn)題。
BLT-S310設(shè)備是鉑力特面向航天、航空、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等高端應(yīng)用，持續(xù)更新升級(jí)的專(zhuān)業(yè)金屬3D打印高端裝備。設(shè)備成形尺寸為250mm*250mm*400mm，掃描速度可達(dá)7m/s，成形速度25cm3/h，分層厚度最小僅20μm，可打印鈦合金、鋁合金、高溫合金、鈷鉻合金、不銹鋼、高強(qiáng)鋼、模具鋼等多種金屬粉末。BLT-S310設(shè)備目前已通過(guò)CE認(rèn)證、ATEX防爆評(píng)估及FDA激光安全注冊(cè)，以高質(zhì)量、高效率、高穩(wěn)定性長(zhǎng)期服務(wù)于航空航天領(lǐng)域應(yīng)用，受到用戶一致好評(píng)，是空客與鉑力特合作的金屬增材制造項(xiàng)目認(rèn)證機(jī)型，于2018年成功出口德國(guó)。
鉑力特在整個(gè)項(xiàng)目中，充分考慮客戶需求及航空發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)、性能、工藝、強(qiáng)度、剛度、重量等各方面的要求，使命必達(dá)，開(kāi)展發(fā)動(dòng)機(jī)零件結(jié)構(gòu)集成化、輕量化設(shè)計(jì)研究，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件一體化打印，助力中航發(fā)實(shí)現(xiàn)“與采用傳統(tǒng)加工工藝的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，發(fā)動(dòng)機(jī)本體零件數(shù)減少50%以上，發(fā)動(dòng)機(jī)本體減輕質(zhì)量不低于15%”的項(xiàng)目目標(biāo)。
鉑力特在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用已深耕多年，并一直致力于實(shí)現(xiàn)航空航天零部件“大尺寸”、“輕量化”、“高強(qiáng)度”、“高性能”及“復(fù)雜零件集成化”等目標(biāo)。除BLT-S310設(shè)備外，BLT-S400雙激光雙向鋪粉設(shè)備可為航空航天領(lǐng)域中小零部件制造提供批量化打印方案；BLT-S500設(shè)備成形尺寸400mm*400mm*1500mm，BLT-S600設(shè)備突破了四光束聯(lián)動(dòng)掃描與拼接等關(guān)鍵技術(shù)，成形尺寸600mm*600mm*600mm，可滿足大尺寸、高精密零件一體化成形要求；同時(shí)，鉑力特針對(duì)航空航天應(yīng)用開(kāi)發(fā)的鈦合金粉末、新材料參數(shù)等也為航空航天領(lǐng)域提供更多設(shè)計(jì)思路和應(yīng)用可能。除此之外，鉑力特還引進(jìn)了Quintus熱等靜壓設(shè)備等國(guó)際先進(jìn)的后處理設(shè)備，先后申請(qǐng)并通過(guò)ISO9001：2015、GJB9001C-2017、AS9100D/EN9100：2018、四項(xiàng)Nadcap認(rèn)證等質(zhì)量管理體系認(rèn)證，以高質(zhì)量、全方位的后處理和檢驗(yàn)檢測(cè)工序?yàn)楹娇蘸教斓取案呔狻鳖I(lǐng)域應(yīng)用保駕護(hù)航。

本文部分信息摘自：

汪文君、徐友良、吳雪蓓、李敏、羅瀟、米棟、李堅(jiān)、郭小軍《基于增材制造的微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化設(shè)計(jì)及試驗(yàn)》[J].航空動(dòng)力，2019，03：20-22
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