大型鈦合金部件的激光金屬沉積工藝

GKN航宇公司與美國能源部的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）簽訂了一份為期五年的研究協(xié)議，將合作開展增材制造（AM）技術(shù)研究。GKN增材制造技術(shù)中心經(jīng)理表示，LMD-w工藝近期有望用于制造大型航空鈦合金整體部件，例如機(jī)翼翼梁、隔板和框架。目前，這些部件主要由鍛造或板狀材料加工而成。通過此次合作，他們將開發(fā)一種名為“線材激光金屬沉積（LMD-w）”的增材制造工藝，從而更加有效地生產(chǎn)高質(zhì)量的大型鈦合金航空航天部件。

該工藝?yán)冒惭b在機(jī)器人臂上的激光器將鈦基材表面熔化，局部形成熔池，然后將鈦絲放置其中形成鈦珠。先進(jìn)的機(jī)器人控制器沿著3D路徑操縱該熔池，根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）模型的定義排列鈦珠，從而制造出大型近凈成形或凈成形航空預(yù)制件。

與其他金屬沉積工藝相比，LMD-w具有幾大優(yōu)勢：首先，能夠調(diào)節(jié)激光的能量和送絲速率，從而使用戶可以選擇沉積速率和控制材料性能。其次，LMD-w工藝中所采用的線材原料能夠被熔池完全消耗，與粉末沉積相比，更加充分地利用了材料。與產(chǎn)生大量廢料的減材制造工藝相比，LMD-w工藝僅在需要的地方放置材料，從而減少了廢料，降低了成本。此外，LMD-w還能夠?qū)崿F(xiàn)減材工藝所不可能實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)。