引言:随着社会不断的发展,我国航空工业领域的建设规模不断扩大,锻件是航空工业领域中一种常用的加工原材料,经常被用来制造飞机以及发动机的重要零件。采用激光增材制造技术制作高性能的金属材料能够实现对金属材料的精细化加工处理,经过激光增材制造技术制造而成的金属材料,不仅成分组织更加均匀,而且性能更加优良,有效提升了我国航空工业的制造水平。如今,我国航空工业领域的发展进程越来越快,面对一些复杂整体结构件,传统的锻造技术已经无法满足结构件的加工需求,只有不断加快增材制造技术和传统制造技术的有效融合,采用先进的复合制造工艺,才能不断提升制造水平。
一、传统锻造工艺和增材制造技术
锻压的含义是指,通过锻压设备向金属坯料施加压力,促使其产生塑性变形,根据加工设计将坯料加工成形状、尺寸符合需求的锻件。锻件对于飞机制造的重要性不言而喻,大约有三分之一飞机机体的总重量是锻件制成的零件重量,锻件的加工质量不仅影响着飞机飞行的安全性和稳定性,也能决定航空发动机的性能及使用寿命。截止到目前为止,常用的制造飞机金属材料有不锈钢、铝合金、高温合金及合金结构钢等。采用增材制造技术能够在不借助任何模具以及工装的基础上将工件快速加工成任何形状的零件,利用激光熔化快速凝固逐层沉积,就能实现对高性能材料的加工,还能有效保障材料的良好性能,从而整体上提升了制造水平。
二、激光增材制造高性能钛合金在航空航天领域的研究进展
高性能钛合金增材制造技术属于新型技术,其研发周期较短,因此在航空航天领域实际的应用过程中,还存在一些不成熟的地方。最初由一家美国的公司将增材制造技术应用到了航空工业制造中,并且取得了良好的成效,因此,我国为了提高航空制造水平,开始结合自身航空工业制造的发展现状,不断增强对该项技术的研究和探索力度。钛合金零件在航空航天制造领域中取得了广泛的应用,并且随着我国航天制造技术的不断进步,新型的高性能钛合金材料也被用于制造航天飞机中。高性能钛合金材料在飞机制造中充分发挥出了自身的优势,使得我国的飞机制造水平取得了重大突破,一定程度上也促进了增材制造钛合金技术的进步与发展。
三、复合制造的设想及技术难点
3.1复合制造设想
在工艺几何重构的基础上,针对复杂零件的结构组成进行全面的分析,充分了解其构造,重新对其结构进行设计和改进,针对复杂精细的结构部分制造利用激光增材技术来实现,而一些简单部位采用传统的锻造工艺就能满足制造需求。复合制造工艺能够将两种制造方式的优势充分发挥出来,不仅打破了单一制造技术的限制,还大大提升了制造水平。
3.2复合制造工艺实现的技术难点
复合制造工艺的技术难点来自于基体及增材制造初始界面上的裂纹,在工件成形时,会产生较大的热应力,热应力就会导致裂纹的产生。只有采取科学合理的措施,消除热应力所造成的影响,才能有效实现复合制造工艺的应用。根据相关的研究发现,热应力大小与温度梯度、基材和熔覆区的线膨胀系数差值有着密切的联系,热应力与之呈现出正相关的增长趋势。由于熔池区域温度与基材底部温度差值较大,会导致熔覆层和基材互相形成较大的温度梯度,使得在后续的冷却过程中,熔覆层与基材之间的体积膨胀发生巨大差异,从而产生内应力。当内应力呈现出拉应力的变化特性时,并且已经超过了金属抗拉的强度范围,这时熔覆件由于受到了超过自身的拉应力,就会形成裂纹。当前,用来降低热应力的有效方法是将基材进行预热操作,有助于减小温差,降低温度梯度,从而不断降低热应力造成的影响,避免基材出现裂纹的情况。
四、未来复合制造工艺的发展趋势
在未来,复合制造工艺的发展趋势应当有以下三方面内容。成本更加低廉,采取成熟的复合制造工艺能够有效提升航空制造水平,不仅能够保障生产质量,还能有效加快生产效率,从而不断降低制造成本,为航空制造企业创造更多的经济效益。复合制造工艺将会更加偏向智能化,随着科技技术不断的发展,人工智能将会成为社会主流的发展趋势,在航空制造领域中也要不断提升飞机制造工艺的自动化水平,有助于进一步增强复合制造工艺的先进程度,提高我国航空制造的总体质量。积极融合更多的制造技术,能够适用于多种不同的加工场景,保障飞机零部件的性能良好,从而持续推动我国航空制造领域的发展。
结语:总而言之,我国航空制造领域在实际的加工制造过程中,需要以锻造技术和增材制造技术为核心,充分促使其融合,有助于进一步提升我国航空领域的制造水平。相关研究人员应当不断增强对复合制造技术的重视程度,积极进行探索和研究,从整体上提升我国复合制造工艺的技术水平,一方面能够全方位提升我国航空制造的工艺水平,另一方面能够提升对材料的利用率,降低制造成本,为企业创造更多的经济效益,持续推动航空制造工业的进步与发展。
参考文献
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