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航發增材應用領域

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航發增材應用領域

發布日期:2021-11-17 作者:凱豐 點擊:

1直接制造領域

金屬零件的直接增材制造的技術構思,由美國聯合技術研究中心(UTRC)在1979年首先提出,其應用對象就是制造航空發動機渦輪盤[2]。1994年,國際三大航空發動機公司之一的英國羅爾斯?羅伊斯公司(Rolls-Royce)與英國Crankfield大學一起探索航空發動機機匣的激光立體成形(LSF)制造技術。2000年,美國波音公司首先宣布采用LSF技術制造的三個鈦合金零件在F-22和F/A-l8E/F飛機上獲得應用,并在2001年制定了LSF技術的美國國家標準(該標準在2011年進行了修訂),由此在全球掀起了金屬零件直接增材制造的第一次熱潮。

2005年,西北工業大學將LSF技術與鑄造技術相結合,建立激光組合制造技術,解決了航空發動機In961+GH4169合金復合軸承后機匣[4]的制造難題,保證了新型發動機研制按時裝機試車。近年來,隨著金屬直接增材制造技術成熟度的逐漸提高,特別是金屬直接增材制造裝備的商用化,采用金屬直接增材制造技術進行航空發動機零部件的成形制造又逐漸受到了國內外航空發動機公司和研究機構的重視。圖1顯示了德國EOS公司所展示的其所生產的選擇性激光熔化(SLM)裝備在航空發動機零部件制造的應用潛力。

意大利Avio公司采用瑞典Arcam公司所生產的電子束熔化裝備(EBM)生產了TiAl低壓渦輪葉片。德國MTU航空發動機公司,除了將LSF技術應用于航空發動機零部件的修復之外,近期也開始測試采用SLM技術直接制造的航空發動機小型壓氣機靜子件。羅爾斯?羅伊斯航空發動機公司同樣也在考慮將金屬直接增材制造技術應用于其先進航空發動機的輕量化構件的直接制造。普惠公司(Pratt&Whitney)則依托MTU航空發動機公司,也在開展SLM技術直接制造PurePowerPW1100G-JM航空發動機零部件的測試工作.

目前,美國GE公司已擁有各類金屬直接增材制造裝備300多臺套,在航空發動機金屬零件的直接增材制造方面已走在國際前列。近期,美國GE公司基于其航空發動機高端零件直接制造的需求,通過收購美國Morris公司和意大利Avio公司,重點開展了航空發動機零件的SLM和EBM制造研究和相關測試。美國Morris公司采用SLM技術生產了大量的航空發動機零件,如圖3所示,已經擁有超過20臺最先進的SLM設備。2013年底,GE公司宣布,將采用SLM技術為其下一代的GELeap發動機生產噴油嘴,每年的產量將達到40000個。GE公司發現,采用SLM技術生產噴嘴,生產周期可縮短2/3,生產成本降低50%,同時可靠性得到了大大的提高。

2.增材修復領域

航空發動機工作的苛刻環境決定了其對零件制造的要求極高,在很長一段時間里,金屬直接增材制造重點還是著重于航空發動機零部件的修復。致力于使LSF技術商用化的美國OptomecDesign公司,已將LSF技術應用于T700美國海軍飛機發動機零件的磨損修復,如圖4所示,實現了已失效零件的快速、低成本再生制造。德國MTU公司與漢諾威激光研究中心則將LSF技術用于渦輪葉片冠部組里面的硬面覆層或恢復幾何尺寸。

德國Fraunhofer研究所則重點研究了LSF技術在鈦合金和高溫合金航空發動機損傷構件修復再制造的應用。英國Rolls-Royce航空發動機公司則將LSF技術用于渦輪發動機構件的修復。瑞士洛桑理工學院W.Kurz教授的研究組采用LSF技術實現了高溫合金單晶葉片的修復。在國內,西北工業大學基于LSF技術開展了系統的激光成形修復的研究與應用工作,已經針對發動機部件的激光成形修復工藝及組織性能控制一體化技術進行了較為系統的研究,并在小、中、大型航空發動機機匣、葉片、葉盤、油管等重要關鍵零件的修復中獲得廣泛應用。


株洲凱豐實業股份有限公司,成立于2004年1月,是一家專注于航空產品、汽車及機車的工裝、夾具;飛機葉片模具、測具的制造和銷售的高科技企業。公司位于湖南株洲天元區天易大道959號新馬金谷A5棟-B。

本文網址:http://www.ncraw.com/news/543.html

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