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多家公司合作進行鈦葉片螺旋槳測試
發(fā)布時間:2019-08-27      作者:姚文靜   分享到:
近日,美國圣母大學(xué)渦輪機械實驗室(NDTL)、挪威鈦(Norsk Titanium)、普拉特&惠特尼公司(Pratt & Whitney)和TURBOCAM國際公司宣布對采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的整體鈦葉片螺旋槳進行進一步測試。首次測試是2018年完成的,本次測試將檢測螺旋槳的動態(tài)性能。該產(chǎn)品采用挪威鈦的快速等離子沉積TM(RPDTM)技術(shù)生產(chǎn)而成,將按照普拉特&惠特尼公司目前渦輪機械零部件的質(zhì)量認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進行認(rèn)證。本次測試完畢后可證明增材制造可應(yīng)用于渦輪機械領(lǐng)域,同時也為完成產(chǎn)品整個認(rèn)證工作鋪平道路。
測試將在NDTL位于美國印第安納州的渦輪機械測試中心進行,該中心擁有全球最先進的技術(shù)。首次測試結(jié)束后,產(chǎn)品滿足所有的設(shè)計、速度和壓力比測試點。本次測試著重觀察產(chǎn)品的高周疲勞和低周疲勞特性。測試將包含多種加速和減速測試,觀察實時震動對葉片的影響。
測試前,TURBOCAM國際公司先做了一次制造質(zhì)量評估。評估未發(fā)現(xiàn)剩余應(yīng)力集中。應(yīng)力集中會導(dǎo)致變形。此外,TURBOCAM國際公司還確定了挪威鈦的快速等離子沉積TM技術(shù)所用的材料也十分適合傳統(tǒng)軋材廠所使用,其性能媲美Ti-6Al-4V鍛件。
整個項目的最終計劃是為了建立制造渦輪機械用復(fù)雜、超負(fù)荷零部件的規(guī)范。同時,實現(xiàn)減少制造成本和生產(chǎn)時間的目標(biāo)。這一目標(biāo)已經(jīng)在Ti6Al4V機身零部件的制造上得以實現(xiàn)。
普拉特&惠特尼公司將監(jiān)督整個制造和測試過程,為未來發(fā)動機的進一步發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持。公司發(fā)言人稱,很高興能夠參與這次測試工作。利用增材制造技術(shù),如挪威鈦的快速等離子沉積TM技術(shù),能夠在制造關(guān)鍵渦輪機械零部件時實現(xiàn)縮短制造步驟和研發(fā)時間。
與我們常見的基于粉末床的選區(qū)熔化金屬3D打印技術(shù)相比,挪威鈦的快速等離子沉積TM技術(shù)是另外一種金屬3D打印技術(shù)。根據(jù)ASTM的歸類,快速等離子沉積TM技術(shù)屬于定向能量沉積(DED)3D打印技術(shù)。據(jù)稱,國內(nèi)鉑力特通過其自主研發(fā)的DED定向能量沉積技術(shù)(LENS同軸送粉激光熔覆3D打印技術(shù))在3D打印整體葉盤方面擁有多年的經(jīng)驗。
增材制造的零部件用于安裝在飛機上已經(jīng)有多年的歷史了,但其作用主要局限于非關(guān)鍵部件,如管道系統(tǒng)和內(nèi)飾部件。即使是用于發(fā)動機部件(如著名的GE Leap發(fā)動機燃料噴嘴),其對零部件的性能要求主要是熱傳導(dǎo)而不是機械性能。而對于整體葉盤來說,其挑戰(zhàn)來自熱傳導(dǎo)和機械性能兩方面,可以說3D打印的整體葉盤如果能夠通過層層航空性能要求測試,這的確是增材制造業(yè)的里程碑。
不過對于飛機應(yīng)用來說,如何獲得認(rèn)證是重要的挑戰(zhàn)。因為飛機行業(yè)傾向于認(rèn)證零件設(shè)計并堅持使用該設(shè)計貫穿整個飛機的生產(chǎn)壽命周期。普惠的全程參與,對推動3D打印獲得認(rèn)證起到關(guān)鍵的作用。
此外,2019年2月,SAE和挪威鈦推出了定向能量沉積(DED)3D打印技術(shù)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。合作制定的兩個標(biāo)準(zhǔn)是AMS7004(關(guān)于Ti-6Al-4V應(yīng)力消除的等離子弧定向能量沉積增材制造的鈦合金預(yù)制件)和AMS7005(送絲等離子弧定向能量沉積增材制造工藝)。新標(biāo)準(zhǔn)確定了航空航天領(lǐng)域的用戶采購挪威鈦快速等離子沉積預(yù)制件的最低要求。這為挪威鈦在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展再一次奠定了基礎(chǔ)。
挪威鈦于2017年2月獲得了首個3D打印鈦合金結(jié)構(gòu)件的FAA適航認(rèn)證,其快速等離子沉積?技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到波音787夢想系列飛機上。據(jù)稱,可以將零件成本降低30%,并且可以降低能耗、減少材料浪費和縮短生產(chǎn)周期。
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