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多家公司合作进行钛叶片螺旋桨测试

来源:宝钛集团网站 日期:2019-09-02


  近日,美国圣母大学涡轮机械实验室(NDTL)、挪威钛(Norsk Titanium)、普拉特&惠特尼公司(Pratt & Whitney)和TURBOCAM国际公司宣布对采用增材制造技术生产的整体钛叶片螺旋桨进行进一步测试。首次测试是2018年完成的,本次测试将检测螺旋桨的动态性能。该产品采用挪威钛的快速等离子沉积TM(RPDTM)技术生产而成,将按照普拉特&惠特尼公司目前涡轮机械零部件的质量认证标准进行认证。本次测试完毕后可证明增材制造可应用于涡轮机械领域,同时也为完成产品整个认证工作铺平道路。
  测试将在NDTL位于美国印第安纳州的涡轮机械测试中心进行,该中心拥有全球最先进的技术。首次测试结束后,产品满足所有的设计、速度和压力比测试点。本次测试着重观察产品的高周疲劳和低周疲劳特性。测试将包含多种加速和减速测试,观察实时震动对叶片的影响。
  测试前,TURBOCAM国际公司先做了一次制造质量评估。评估未发现剩余应力集中。应力集中会导致变形。此外,TURBOCAM国际公司还确定了挪威钛的快速等离子沉积TM技术所用的材料也十分适合传统轧材厂所使用,其性能媲美Ti-6Al-4V锻件。
  整个项目的最终计划是为了建立制造涡轮机械用复杂、超负荷零部件的规范。同时,实现减少制造成本和生产时间的目标。这一目标已经在Ti6Al4V机身零部件的制造上得以实现。
  普拉特&惠特尼公司将监督整个制造和测试过程,为未来发动机的进一步发展提供数据支持。公司发言人称,很高兴能够参与这次测试工作。利用增材制造技术,如挪威钛的快速等离子沉积TM技术,能够在制造关键涡轮机械零部件时实现缩短制造步骤和研发时间。
  与我们常见的基于粉末床的选区熔化金属3D打印技术相比,挪威钛的快速等离子沉积TM技术是另外一种金属3D打印技术。根据ASTM的归类,快速等离子沉积TM技术属于定向能量沉积(DED)3D打印技术。据称,国内铂力特通过其自主研发的DED定向能量沉积技术(LENS同轴送粉激光熔覆3D打印技术)在3D打印整体叶盘方面拥有多年的经验。
  增材制造的零部件用于安装在飞机上已经有多年的历史了,但其作用主要局限于非关键部件,如管道系统和内饰部件。即使是用于发动机部件(如著名的GE Leap发动机燃料喷嘴),其对零部件的性能要求主要是热传导而不是机械性能。而对于整体叶盘来说,其挑战来自热传导和机械性能两方面,可以说3D打印的整体叶盘如果能够通过层层航空性能要求测试,这的确是增材制造业的里程碑。
  不过对于飞机应用来说,如何获得认证是重要的挑战。因为飞机行业倾向于认证零件设计并坚持使用该设计贯穿整个飞机的生产寿命周期。普惠的全程参与,对推动3D打印获得认证起到关键的作用。
  此外,2019年2月,SAE和挪威钛推出了定向能量沉积(DED)3D打印技术应用的标准。合作制定的两个标准是AMS7004(关于Ti-6Al-4V应力消除的等离子弧定向能量沉积增材制造的钛合金预制件)和AMS7005(送丝等离子弧定向能量沉积增材制造工艺)。新标准确定了航空航天领域的用户采购挪威钛快速等离子沉积预制件的最低要求。这为挪威钛在航空航天领域的发展再一次奠定了基础。
  挪威钛于2017年2月获得了首个3D打印钛合金结构件的FAA适航认证,其快速等离子沉积?技术已经被应用到波音787梦想系列飞机上。据称,可以将零件成本降低30%,并且可以降低能耗、减少材料浪费和缩短生产周期。
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