2013年5月24日，在第十六屆中國(guó)北京國(guó)際科技產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上，中航重機(jī)控股子公司中航激光所屬研發(fā)團(tuán)隊(duì)，展示了獲得2012年度“國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)”的飛機(jī)鈦合金大型整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形技術(shù)。

　　據(jù)參與該項(xiàng)研究的北京航空航天大學(xué)材料加工工程的人員稱，北京航空航天大學(xué)已與中航工業(yè)集團(tuán)成立中航激光公司，以對(duì)該項(xiàng)技術(shù)成果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在這次展會(huì)上，還首次公開展示了某型戰(zhàn)機(jī)的大型鈦合金零件。

　　飛機(jī)鈦合金大型整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形技術(shù)是“3D打印技術(shù)”的高端發(fā)展形勢(shì)，是一項(xiàng)“變革性”的短周期、低成本、數(shù)字化先進(jìn)制造技術(shù)。該項(xiàng)目在國(guó)際上首次突破了飛機(jī)鈦合金大型整體主承力結(jié)構(gòu)件激光成型工藝、力學(xué)性能控制、工程化成套設(shè)備、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　已經(jīng)用激光直接制造30多種鈦合金燈大型復(fù)雜關(guān)鍵金屬零件在大型運(yùn)輸機(jī)、艦載機(jī)、C919大型客機(jī)、殲擊機(jī)等7型飛機(jī)中裝機(jī)應(yīng)用，解決型號(hào)研制“瓶頸”，使中國(guó)成為迄今世界上唯一掌握高性能大型金屬零件激光直接制造技術(shù)并實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用的國(guó)家。

　　2013年1月18日，國(guó)務(wù)院向“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”頒發(fā)國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。目前，這一技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)投入工業(yè)化制造，使我國(guó)成為繼美國(guó)之后、世界上第二個(gè)掌握飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形及技術(shù)的國(guó)家。

　　更加令人欣喜的是，在性能上，根據(jù)公開的材料表明，我國(guó)已經(jīng)能夠生產(chǎn)優(yōu)于美國(guó)的激光成形鈦合金構(gòu)件。成為目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構(gòu)件制造且付諸實(shí)用的國(guó)家。

　　一些觀察人士稱，中國(guó)殲-31戰(zhàn)機(jī)至少有4個(gè)激光成型“眼鏡式”鈦合金主承力構(gòu)件加強(qiáng)框。

　　目前，我國(guó)已經(jīng)具備了使用激光成形超過(guò)12平方米的復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力，并投入多個(gè)國(guó)產(chǎn)航空科研項(xiàng)目的原型和產(chǎn)品制造中。成為目前世界上唯一掌握激光成形鈦合金大型主承力構(gòu)件制造并且裝機(jī)工程應(yīng)用的國(guó)家。

　　節(jié)約90%的材料和成本 在解決了材料變形和缺陷控制的難題后，中國(guó)生產(chǎn)的鈦合金結(jié)構(gòu)部件迅速成為中國(guó)航空研制的一項(xiàng)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。由于鈦合金重量輕，強(qiáng)度高，鈦合金構(gòu)件在航空領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前，先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)上的鈦合金構(gòu)件所占比例已經(jīng)超過(guò)20%。

　　傳統(tǒng)的鈦合金零件制造主要依靠鑄造和鍛造。其中鑄造零件易于大尺寸制造，但重量較大且無(wú)法加工成精細(xì)的形狀。鍛造切削雖然精度較好，美國(guó)F-22戰(zhàn)機(jī)主要承力部件便是大型鑄造鈦合金框。但是零件制造浪費(fèi)嚴(yán)重，原料95%都會(huì)被作為廢料切掉，而且鍛造鈦合金的尺寸受到嚴(yán)格限制：

　　3萬(wàn)噸大型水壓機(jī)只能鍛造不超過(guò)0.8平方米的零件，即使世界上最大的8萬(wàn)噸水壓機(jī)，鍛造的零件尺寸也不能超過(guò)4.5平方米。而且這兩種技術(shù)都無(wú)法制造復(fù)雜的鈦合金構(gòu)件，而焊接則會(huì)遇到可怕的鈦合金腐蝕現(xiàn)象。

　　激光鈦合金成形技術(shù)則完全解決了這一系列難題，由于采用疊加技術(shù)，它節(jié)約了90%十分昂貴的原材料，加之不需要制造專用的模具，原本相當(dāng)于材料成本1~2倍的加工費(fèi)用現(xiàn)在只需要原來(lái)的10%。加工1噸重量的鈦合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，粗略估計(jì)，傳統(tǒng)工藝的成本大約是2500萬(wàn)元;

　　而激光3D焊接快速成型技術(shù)的成本僅130萬(wàn)元左右，其成本僅是傳統(tǒng)工藝5%。更重要的是，許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鈦合金構(gòu)建可通過(guò)3D打印一體成型，節(jié)省工時(shí)，還大大提高材料強(qiáng)度。F-22的鈦合金鍛件如果使用中國(guó)的3D打印技術(shù)制造，在強(qiáng)度相當(dāng)?shù)那闆r下，重量最多可以減少40%。下一篇我們將介紹:Artec 3D推手持式3D掃描儀“蜘蛛”