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如今大家相數關注于殲20的生產問題,希望能在短時間內,大家生產出來,可是難度相當大。現代航空制造對加工要求非常高,可以用“苛求”來形容,很大程度上依賴于工人的素質與加工設備的水平,如今各國將新的加工方式視為解決問題的突破口,中國也進行了積極的研究。
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殲20已由研發進入生產階段了
據2016年7月的報道,由華中科技大學機械學院張海鷗教授主導研發的一項金屬3D打印技術“智能微鑄鍛”。一個看似普通的新聞,其實意義不小--中國成功功克制約隱身戰機產量的一大難關:大型復雜部件的加工。中國的殲20在技術上,絕對是世界一流水平,但是它的加工制造要求也一樣高,與以前的戰機相比,它的許多部件不僅個頭要更大,加工要求也提高了許多,如何大量加工成了限制殲20生產的難關。從報道之中,也談及研發團隊已開始參與大型航空復雜部件的加工研究,目標直指:殲20。
激光3D打印技術在加工復雜部件方面,擁有非常大的優勢,即可降低成本,又有高效率,可是存在質量不足的問題。它是通過激光將材料粉末堆積融化鑄造出來的,存在質地疏松、中間夾雜大量微小氣泡和未融化粉末的情況不可避免,造成金屬內部組織的位移、撕裂,形成大量的缺陷和應力,這對于要求極高的航空部件無法接受的。
“智能微鑄鍛”技術創造性地將金屬鑄造、鍛壓技術合二為一,克服了3D打印在原理上帶來的諸多缺陷,解決制約實用性的最大問題,大幅提高了制件強度和韌性,提高了構件的疲勞壽命和可靠性,讓高標準部件也可以使用激光3D打印技術來生產了。這屬于顛覆性原始創新,美日等3D打印技術領先國家,也試圖在提高質量,可是研究多年都沒有限得成功,中國實現了一次小小的超越。
該技術不僅適合于加工復雜的部件,且速度提高了許多,如制造一個2噸重的大型金屬部件,工期從過去的90天,減為10天左右,同時,以金屬絲材為原料,其成本為目前普遍使用的激光撲粉粉材的1/10左右,或者說,材料成本降9成,利用率則增加到8成以上。熱源方面使用高效廉價的電弧為熱源,成本為目前普遍使用的大多需要進口的激光器的1/10。
這一技術為張海鷗團隊經過十多年潛心攻關才取得有成果,目前也剛剛突破,具體實用等尚繼續需要進一步的研究,其實就是要造更大的設備,但是已應用的效果已相當喜人。報道時,打印出的高性能金屬鍛件,已達到2.2米長,重約260公斤,具備打印1800×1400×50毫米尺寸超大型零件的能力。現有設備已打印飛機用鈦合金、海洋深潛器、核電用鋼等八種金屬材料。

報道中稱,正在建設的微鑄鍛銑復合制造設備能制造5.5×4.2×1.5的金屬鍛件,這個單位自然為“米”,大家可以想象一下,可以用生產多大的部件,而且它表面粗糙度0.02毫米,達到普通機械加工水平。考慮到時間關系,目前應已建成了,即便沒建成,也不會太晚了,這意味著很多傳統上無法整體加工的復雜、超大型高性能結構件,都將能以較低的成本大量快速生產,其意義非同一般。實際上給機械制造業都帶來顛覆性的變化,影響深遠,尤其是對航空航天器產品,不僅是加工飛機的大型部件,也可以制造發動機部件等等。

經過多年努力之后,中國工業已取得了不小的進展,殲20的研發成功只是一個證明,但是伴隨著需求的日愈增長,中國在尖端工業產品產能不足問題顯現出來,表面上說,提高產能比提高技術水平簡單,其實相較而言,實際上也相當麻煩,涉及到方方面面,制約產量的因素太多,其中之一:加工。“智能微鑄鍛”技術的出現,讓我們看到了,中國解決產能不足問題的希望,期待類似的技術越來越多。
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