产业气象站|华科大张海鸥“微铸锻”金属3D打印再获重大应用
【产业气象站|华科大张海鸥“微铸锻”金属3D打印再获重大应用】2020年7月 ， 南极熊了解到 ， 近日 ， 华中科技大学张海鸥团队历时十余年研发的金属3D打印“微铸锻”技术相继成功应用于大型泵喷推进器桨叶、新型高炉风口等大型复杂零件及高端材料制造中 ， 充分证明了金属3D打印“微铸锻”这一原创短流程绿色制造技术的巨大市场潜力和广泛应用前景 。
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（生产现场的张海鸥、王桂兰教授夫妇）
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（微铸锻同步制造设备）
金属3D打印“微铸锻”技术破解复杂大型零件制造“卡脖难题”
金属3D打印“微铸锻”技术一次性制造成功大型泵喷推进器桨叶 ， 该桨叶选用不锈钢316L原材料 ， 成型尺寸达到直径0.6米、高度1米 ， 总重量160千克 ， 破解了在复杂曲面构建上同时进行打印增材、等材变形与铣削减材在同一装备上集成制造的“卡脖难题” 。
泵喷推进器主要应用于潜艇军事、船舶重工等领域 ， 是船舶航行的重要动力装置 。 通过金属3D打印“微铸锻”技术制造成功的大型泵喷推进器桨叶通过验收与测试 ， 制造周期相比传统方式缩短了2/3 ， 构件的力学性能得到了大幅度提升 ， 制造精度差由以前的0.5mm提高到0.1mm ， 没有检测到铸造缺陷如气孔、裂纹等 。
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（泵喷推进器示意图 ， 图源网络）
“我们将原先需要8万吨力才能完成的动作 ， 降低到八万分之一 ， 也就是不到1吨的力即可完成 ， 同时一台设备完成了过去诸多大型设备才能完成的工作 ， 绿色又高效 。 ”张海鸥介绍 。
生产设备功率只需50千瓦 ， 单位时间能耗为巨型压机的千分之二 ， 金属3D打印“微铸锻”完全改变了传统机械制造长期依赖巨型锻机、长流程重污染的模式 ， 不仅突破了现有3D打印金属零件疲劳性能和可靠性难及锻件的“卡脖”难题 ， 也将过去必须由工业“大象”完成的任务 ， 轻松交由智能化的工业“蚂蚁”操作完成 。
“金属3D打印“微铸锻”不仅实现了大型泵喷推进器桨叶绿色高效的短制造流程 ， 还显著提高了材料的疲劳寿命和可靠性 ， 为船舶航行提供更为强劲、稳定的“中国动力”张海鸥介绍 。
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(张海鸥团队研发人员进行设备调试）
金属3D打印“微铸锻”技术是高端材料制造升级“杀手锏”
金属3D打印“微铸锻”技术还在近日由中国宝武武钢集团有限公司（简称“武钢”）成功应用于高炉风口制造 ， 经检验,该新型高炉风口耐磨性大幅提高 ， 抗热震性能远优于传统等离子喷涂工艺 ， 风口使用寿命较传统方法提高5倍以上 ， 产生了重大经济效益 。
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（高炉风口强化前后形貌对比）
武钢副总经理、原炼铁厂厂长陆隆文介绍 ， 因为新型梯度功能复合材料“高炉风口”的使用寿命长 ， 大大减少了停炉更换风口的时间 ， 有效提高了设备利用率和生产效率 ， 经济效益显著 。 经初步估算 ， 使用寿命较传统产品提高5倍以上 ， 节约的风口购置成本及更换导致的停炉效益共计约3027万元 。
高强韧高可靠锻件是高端装备在恶劣工况下顺利运行的根本保证 ， 其高品质短流程绿色制造技术是各强国可持续发展的战略制高点 。 在航天航空领域 ， 高端零件的工况同样十分恶劣 ， 需要极高的耐腐蚀性和耐热性 ， 这与高炉风口的工况有一定类似性 。
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