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打造釩鈦新材料的“夢工廠”
——看河鋼承鋼增材制造如何開啟發展新篇章

2019-09-04 08:56:00     作者:

  本報實習記者 馬國君 通訊員 田海霞

  日前,河鋼承鋼增材制造3D打印服務示范中心首批萬元訂單成功交付客戶,該產品系為知名汽車制造商定制的模具鋼??突褂煤蠓蠢×己?,并按月提交訂單計劃。至此,河鋼承鋼增材制造開啟了發展新篇章。

  作為承載著河鋼承鋼人釩鈦新材料高質量發展夢想的“夢工廠”,河鋼承鋼增材制造3D打印服務示范中心從建成投用、試運營、制造3D打印工藝品、打印不銹鋼精密零件到制造航天鈦合金產品,僅用了4個月的時間。河鋼承鋼釩鈦技術專家滿懷信心地向《中國冶金報》記者表示:“這個‘夢工廠’,不僅是河鋼承鋼人實現強企夢的‘夢工廠’,還成為承載著眾多高端客戶夢想的‘夢工廠’?!?/p>

  因夢而生 增材制造從無到有

  為實現中國制造業由大到強的轉變,2015年5月份,國務院發布了《中國制造2025》。其中,在重點領域技術路線圖中有3處對增材制造的重點發展方向做出了具體規劃,明確重點突破具有系列原創技術的鈦合金、高強合金鋼、高強鋁合金、高溫合金、非金屬工程材料與復合材料等高性能大型關鍵構件高效增材制造工藝。

  “河鋼承鋼增材制造3D打印服務示范中心遵循國家制造業發展規劃,承載著河鋼承鋼人釩鈦強企的夢想應運而生?!焙癰殖懈址邦鴨際躚芯克涸鶉訟蚣欽囈檣?,“為了更好地發揮釩鈦特色,拓展釩鈦新材料應用領域,河鋼承鋼于2018年6月份開始籌建該中心?!?/p>

  從設備選型到供廠家篩選,河鋼承鋼選派技術人員實地考察了10余個3D打印機制造廠,綜合考慮釩鈦材料的性能及未來應用領域,按照“符合國家戰略性新興產業的發展需求,實現增材制造這一高端制造產業與釩鈦新材料產業深度融合”的目標,引進了具備金屬材料打印能力的高端增材制造設備,為增材制造和釩鈦材料粉末冶金融合發展,進一步延伸資源應用和高端制造的產業鏈奠定了堅實基礎。

  2019年3月份,河鋼承鋼增材制造3D打印服務示范中心經過設備安裝、調試及人員培訓等一系列周密籌備后正式投用。2個多月后,河鋼承鋼技術人員采用鈦合金粉末、316L不銹鋼等粉末原料,成功制造了高精度靜葉盤、渦輪轉子等零部件,開啟了河鋼承鋼高端釩鈦新材料研發與應用快速發展的新紀元。

  逐夢而強 科研路上克難攻堅

  8月7日,記者來到河鋼承鋼增材制造3D打印服務示范中心。剛剛建立完成一個三維模型的該中心工程師周濤向記者介紹:“3D打印并非大家想像的那樣簡單,一按電鈕就能瞬間制造出想要的產品。這其中涉及模型設計、材料學、機電一體化等多個學科及專業技術,每次打印之前都要進行粉末粒度、成分的檢測,并對成品進行精度和力學性能檢測,為制造優質的精密產品夯實基礎?!?/p>

  在河鋼承鋼增材制造3D打印服務示范中心,科技感十足的增材設備占據了三分之一的空間。記者看到,該中心技術人員正圍繞著一個飛機零件打印問題進行研討。該零件是飛機制造中的精密部件,不僅要求內部部件間的間隙僅為1毫米,而且要求周身有不規則的直徑為1毫米的孔洞,同時該零件底部構造特殊,對精度的要求嚴格,僅為100微米。該中心負責人解釋說:“增材制造主要應用于結構復雜、精密度高、自主研發的零部件及模型制造,用于完成一些人工和精密機床無法完成的產品制造?!?/p>

  對于該訂單產品,客戶要求使用不銹鋼進行制造,可是河鋼承鋼技術人員卻采用了成本高昂的鈦合金粉末進行初步建模。面對記者的不解,該中心負責人解釋:“該產品整體尺寸及內部間隙較小,鈦合金粉末的成型效果好,有利于塑型,更為適合。雖然成本偏高,但為了快速取得建模數據,我們選擇使用鈦合金粉末?!本」芩喬捌詼越V行暮捅咴凳萁辛司疾饉?,但初次建模效果并不理想。受多種因素影響,河鋼承鋼首次打印出的成品內部構造間隙沒有完全滿足客戶要求,成了十分尷尬的失敗品。

  對此,該中心技術人員反復分析設備功率、激光打印范圍及材料的收縮性等,重新進行了工藝、模型和路徑的設計。河鋼承鋼釩鈦技術專家表示:“增材制造中心的每一次成功都是在無數失敗中積累經驗而實現的。為了兌現對客戶的每一個承諾,我們不害怕失敗,堅定對成功的自信,通過一次次突破,最終實現了產品的優質交付?!?/p>

  6月中旬,河鋼承鋼接到了某知名企業汽車模具制造的訂單。該訂單要求產品表面精度在200微米以內,但表面硬度必須達到50HRC(洛氏硬度)以上。這要求技術人員不僅能夠熟練應用增材制造技術,還必須了解熱處理技術。為此,該技術團隊所有人進行“頭腦風暴”,并邀請河鋼承鋼熱處理技術專家參與產品研發。6月底,首批模具交付客戶并獲得認可后,河鋼承鋼相關技術人員針對二次熱處理周期長等難點問題繼續攻關,使模具一次熱處理即可達到50HRC,將產品制造周期縮短了一半以上,受到了客戶的贊許,獲得了追加訂單。

  截至目前,該中心已經打印了20批次產品,部分產品已順利交付客戶,并贏得了客戶的高度贊揚,快速進入了增材制造市場。

  筑夢未來 增材制造未來可期

  僅用不到4個月的時間,河鋼承鋼就在增材制造領域獲得了大量的實踐經驗。在材料方面,河鋼承鋼實現了從生產316不銹鋼、304不銹鋼到生產鈦合金等材料的轉變;在制品方面,實現了從生產工藝品、精密結構件到生產航空航天超精度零件的轉變。現在的河鋼承鋼已經能夠根據客戶需求,靈活提供多種產品解決方案。

  河鋼承鋼增材制造3D打印服務示范中心負責人表示:“我們現在已經完成了30多個種類產品的測試打印工作,包括汽車模具、軍工雷達配件、飛機零部件等,有了這個‘夢工廠’,‘鋼鐵報國、釩鈦強國’之夢將不再遙遠?!?/p>

  隨著增材制造市場的不斷開拓,河鋼承鋼增材制造已經吸引了航空航天、智能制造、醫療健康、軍工制造等領域高端客戶的目光,所需制造的產品也更加精密。據中心負責人介紹,增材制造3D打印服務示范中心對一般精度為100微米以上的定制產品,采用優化三維模型、打印的辦法,一次成型制造;對于表面精度為100微米以下的產品,采用3D打印技術配合高精數控機床,嚴格控制產品精度。此外,針對客戶在產品硬度、力學性能等方面提出的特殊要求,該中心配合河鋼承鋼材料學技術專家采取多種工藝進行優化,確保滿足客戶差異化需求。

  此外,為進一步提升該中心制造水平,河鋼承鋼瞄準國家高等院校,運用市場化手段,以優厚的待遇和不可限量的未來,吸引三維設計學、材料學、機電一體化等學科專業人才,為制造中心做強、做優夯實了智力基礎。同時,河鋼承鋼釩鈦技術研究所加強與中科院、東北大學和國家級科研院所的交流合作,有針對性地開展科研課題研究,持續提升產品創新能力,加快培育釩鈦產業高質量發展新動能。

  《中國冶金報》(2019年09月04日 03版三版)

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯:宋玉錚

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