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金属3D打印再制造技术开发与产业化

来源:原创    更新时间:2018-07-30 14:42:25    浏览:170
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   项目将金属3D打印的思想应用于金属零部件的修复与再制造领域中,通过对缺损部位逆向重构、路径规划,配合相应的工艺参数对金属零部件缺损部位进行高精度修复,以较低的代价换取高附加值零部件的寿命延长。项目针对激光3D打印修复时粉末利用率较低,以及高温合金,尤其是单晶高温合金修复或表面强化易出现热裂纹、再结晶等难题,自主研发出同步铺粉新装置、真空粉末冶金熔覆界面净化新工艺,其主要创新点如下:

  (1)通过对缺损部位逆向重构形成三维模型,再通过切片分层和路径规划与优化,配合相应工艺参数对缺损部位进行高精度修复。相对于传统激光熔覆技术,修复精度提高50%左右、修复前加工量减少50%左右。

  (2)国内率先自主研发设计同步铺粉式新型送粉技术,该技术通过计算机控制,将粉末定向精准铺设在激光光斑正前方,解决了同步送粉时粉末对熔池冲击大、粉末反弹量大等问题,粉末利用率达90%以上。该技术已获得授权国家专利2ZL201710072318.4ZL 201720120974.2

  (3)国内率先自主研发设计均匀液滴3D打印方法与装置,该方法利用熔融金属通过喷嘴后形成的均匀液滴,在电场和三维平台相互作用下定向沉积于金属零部件的相应位置,从而实现三维实体的直接制造,材料利用率达90%以上。该技术同时可以应用于粉末制备和金属零部件的修复再制造领域。该技术已获授权国家发明专利1ZL 201610324379.0.

  (4)国内首创在高温合金(单晶合金)表面采用真空粉末冶金熔覆工艺制备添加Cr元素优化的耐磨抗氧化涂层,使涂层与基体界面得到净化,解决了这些合金表面制备耐磨抗氧化涂层时界面脆化易剥落的问题,提升了涂层的热疲劳性能。

该项目已经实现产业化,于20163月建成3000W功率的激光柔性3D打印再制造系统,稳定运行超过2年。期间为蓝星星火化工、德兴铜矿、中国航发沈阳黎明航空、洪都航空、江铜集团贵溪冶炼厂、新余钢铁、银海矿业、新昌电厂等大型企业提供了优质的修复再制造技术服务,用户使用效果良好。