PDF《重型金属构件电熔精密成型技术》

4、重型金属构件电熔精密成型技术的原理及其优势 (1)重型金属构件电熔精密成型技术的原理 本项目由南方风机研究所自主研发、具有完全自主核心知识产 权. 重型金属构件电熔精密成型技术 是一种国际首创、全新的重型 金属构件短流程精密成型制造新技术. 该技术采用专用合金钢材、 特殊粉末及其冶金辅助材料作为主要 原材料,采用自主研制的电熔精密成型设备,在特殊电熔冶金环境 中,利用强电流高效电热冶金原理使原材料在强拘束条件下熔化和 原位冶金精炼,通过同步高温微区冶金和单向凝固生长,实现高致 密度、高性能重型金属构件精密坯件的增材制造,成型的构件精密 坯件再经后续特殊热处理和小余量的机械加工即可制造出高质量的 重型金属构件. (2)重型金属构件电熔精密成型技术的优势 重型金属构件电熔精密成型技术是一种原理全新的重型金属构件 短流程、绿色、精密、数字化制造新技术,与传统铸锭冶金、锻造制 造技术相比,具有以下突出的技术和经济优势: 1)无需百吨级以上的大型熔炼和铸锭基础设施. 2)无需万吨级重型锻造工业装备及其大型配套设施. 3)重型金属构件电熔精密成型构件冶金质量高、性能好. 4)重型金属构件电熔精密成型坯件精密,机械加工余量小,节省 5? ? 材料(材料利用率可达65~85%以上). 5)生产工序少、周期短、成本低. 该技术对构件材料、构件几何尺寸、形状和用途具有很强的适用 性和通用性,可广泛应用于核电、火电、水电、石化、冶金、船舶等 行业的现代重大工业装备中所需的各种高强低合金钢、 高强高合金钢、 耐热合金钢、不锈钢等重型构件的精密成型,具有突出的技术和经济 优势.例如,某核电站蒸气发生器低合金钢 下筒体 零件的重量约 50吨,采用传统锻造技术和本项目的电熔精密成型技术两种方法制造 该构件的技术经济对比情况如下表: 对比内容 传统制造技术 电熔精密成型技术 材料消耗

186 吨(钢锭)

75 吨(线材、粉末) 主要装备 与生产工 序?制造装备: 需要

200 吨以上大型电弧炉等合 金钢冶炼设备及钢水处理和钢锭 浇注设备、12500 吨或

15000 吨水 压机等锻造设备、大型构件热处理 淬火设备等. ? 制造工序;

合金钢水电炉冶 炼、钢包精炼、真空除气、钢 锭浇注、钢锭冒口气割下料、 冲孔、镦粗、芯棒拔长、马杠 扩口等锻造、 粗加工和淬火热 处理等工序. ? 制造装备: 只需自主研制的重 型构件电熔精密成型装备一 套. ? 制造工序: 电熔精密成型一道 工序即可完成构件精密坯件 制造. 构件最终热处理前无需 机械加工, 无需淬火热处理及 其淬火设备. 主要模具 铸造模、镦粗模、冲孔模、芯棒 等 无需模具,数字化制造 6? ? 材料 利用率 小于 30%(构件单边加工量不少 于100mm) 大于 65%(构件单边加工量小于 25mm) 制造周期 超过半年 小于

3 个月

二、项目研发进展及发展前景

1、重型金属构件电熔精密成型技术及工程化装备研发进展 南方风机研究所自主研发的 重型金属构件电熔精密成型技术 , 是 一种国际首创的重型金属构件短流程、绿色、精密、数字化、 增材制 造 新技术,在构件成型方法、材料特殊冶金技术、成型装备原理等核 心技术上完全不同于目前国内外尚处于研发阶段的激光快速成型等 传统 增材制造技术, 是对大型/特大型重型金属构件传统加工工艺的一项 变革. 经过南方风机研究所研发团队的大量前期研究, 在其工程化关键 技术上已经取得了一定的突破性进展, 为该技术的深度工程化研发和产 业化应用奠定了坚实基础,具体如下: (1)重型金属构件电熔精密成型工艺、质量及工艺装置关键技术 突破了重型构件电熔冶金单向生长精密成型方法、成型工艺及关 键工艺参数优化、成型效率、成型工艺过程控制、成型质量控制等工艺 关键技术及关键工艺装置关键技术, 掌握了重型金属构件电熔精密成型 工艺关键技术,并已成功成型制造出了重量超过