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钛金属加工厂 提供 镶件零件3D打印_CNC&车床精加工

文章出处:五金制品厂责任编辑:yaxun88作者:康鼎金属人气: 发表时间:2018-07-28 14:29 字体大小:【
 针对钛合金材料的难加工性,飞机制造中钛合金整体结构件尺寸大、结构复杂、变形大等工艺难题,对钛合金整体结构件加工技术的研究现状、存在的问题及发展趋势进行了系统分析.阐述了钛合金加工对刀具材料、结构、微刃处理等关键刀具技术的要求及发展趋势;论述了钛合金整体结构件加工过程中应着重加强的工艺理论研究,主要包括走刀方式与走刀路径、基于切削稳定性工艺的参数优化、变形控制、变形校正等。

钛合金的加工性为45#钢的20-40%,硬度<HB300,会出现强烈的粘刀现象;HB>370又太硬使加工困难,最好加工的具有硬度HB300-370的钛合金。影响其可切削性的主要原因简述如下:
1)气体杂质(氧、氮和氢等)对钛合金的可切削性有很大影响,因为钛的化学活泼性高,很容易与气体杂质化合。当温度超过600度,钛被氧化,形成脆化层,即所谓“组织α化层”;与氢产生氢脆性;与氮在高温下形成硬而脆的TiN。
2)钛合金塑性小,明显影响其切削时的塑性变形。钛合金的变形系数仅为1甚至小于1,而普通碳钢的变形系数为3左右。切削时切屑与前刀面有极小的接触面,使接触区压力和局部温度高,刀具磨损快。
3)钛合金加工时会产生严重的加工硬化。
4)当C>0.2%,钛合金会形成硬的碳化物,使刀具产生磨粒磨损,使切削性下降。

   在设计或制造航天器部件时,最大的挑战就是在不牺牲部件强度或性能的前提下优化重量。钛合金镶件广泛用于航空航天领域,在卫星等结构中用于传递高机械载荷。凭借精巧的优化设计并通过金属3D打印,新型钛合金镶件重量仅为原来的三分之一,性能也得到了改进。
钛金属加工
    镶件置入夹层板结构

    钛合金镶件通常用来将其他设备与卫星连接起来,这样的镶件承受很高的负载,需要提升起又大又重的结构。这意味着它们必须具备很高的强度重量比,具有很高的强度和刚性,同时重量又必须非常轻。这些镶件被置入在航空航天结构中很常见的复合结构夹层板里,通过与夹层板的结合将载荷转移。

传统镶件通常采用铝合金或钛合金通过机加工制造,其砖块形状的内部完全是实体,质量很高。除了材料的高成本之外,重型部件还会增加每次发射时航天器的运营成本,金属3D打印为航天结构件减重提供了契机。
    
钛合金3D打印
利用3D打印优化设计
    工程师面临着改变传统思维的挑战。这个设计旨在满足从概念阶段到制造阶段的所有要求。Atos依靠在航空航天工程和结构仿真方面的专业知识,从内到外设计了这个新型部件,提高了其整体性能。
通过3D打印,物体的内部空间可以采用中空或轻量化结构设计。Materialise和Atos的工程师从减少部件内部的材料使用量入手,研发团队采用拓扑优化和晶格结构设计等先进技术,将镶件质量从1454克减少到500克。
    除了减轻重量外,团队还解决了原始设计中的热弹性应力问题。由于这些镶件在碳纤维增强聚合物夹板固化过程中已经被安装,因此会受到热弹性应力。优化设计降低了这些应力带来的影响并改善了载荷分布,延长了镶件的使用寿命。


镶件横截面展示了内部的轻量化结构
    不莱梅Materialise金属3D打印工厂负责制作了新设计的两个钛合金(TiAl6V4)镶件。金属3D打印已经证明其在航空领域的巨大潜力,之前没有任何手段可以达到如此之快的交付时间。
    Atos西班牙机械工程总监这样评价:“减轻重量将有助于提高卫星设备的有效载荷,并大量节省每次的发射成本。正是由于在如此短的时间内,在金属增材制造领域创造出这种高度复杂的产品,使得Atos和Materialise成为金属3D打印解决方案供应商中的佼佼者。”
    从过往的案例我们可以看出,materialise几乎渗透进入各种应用领域,不断挑战传统加工手段的地位,不断开拓3D打印在传统制造业中的深刻应用,推进变革,推动3D打印的发展。到目前看来,materialise只有一个

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