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多家公司合作進行鈦合金葉片螺旋槳測試
發布時間:[1/29/2020]

美國圣母大學渦輪機械實驗室(NDTL)、挪威(Norsk Titanium)、普拉特&惠特尼公司(Pratt&Whitney)和TURBOCAM國際公司宣布對采用增材制造技術生產的整體鈦葉片螺旋槳進行進一步測試。首次測試是2018年完成的,本次測試將檢測螺旋槳的動態性能。該產品采用挪威鈦的快速等離子沉積TM(RPDTM)技術生產而成,將按照普拉特&惠特尼公司目前渦輪機械零部件的質量認證標準進行認證。本次測試完畢后可證明增材制造可應用于渦輪機械領域,同時也為完成產品整個認證工作鋪平道路。

測試將在NDTL位于美國印第安納州的渦輪機械測試中心進行,該中心擁有全球最先進的技術。首次測試結束后,產品滿足所有的設計、速度和壓力比測試點。本次測試著重觀察產品的高周疲勞和低周疲勞特性。測試將包含多種加速和減速測試,觀察實時震動對葉片的影響。

測試前,TURBOCAM國際公司先做了一次制造質量評估。評估未發現剩余應力集中。應力集中會導致變形。此外,TURBOCAM國際公司還確定了挪威鈦的快速等離子沉積TM技術所用的材料也十分適合傳統軋材廠所使用,其性能媲美Ti-6Al-4V鍛件。

整個項目的最終計劃是為了建立制造渦輪機械用復雜、超負荷零部件的規范。同時,實現減少制造成本和生產時間的目標。這一目標已經在Ti6Al4V機身零部件的制造上得以實現。

普拉特&惠特尼公司將監督整個制造和測試過程,為未來發動機的進一步發展提供數據支持。公司發言人稱,很高興能夠參與這次測試工作。利用增材制造技術,如挪威鈦的快速等離子沉積TM技術,能夠在制造關鍵渦輪機械零部件時實現縮短制造步驟和研發時間。

與我們常見的基于粉末床的選區熔化金屬3D打印技術相比,挪威鈦的快速等離子沉積TM技術是另外一種金屬3D打印技術。根據ASTM的歸類,快速等離子沉積TM技術屬于定向能量沉積(DED)3D打印技術。據稱,國內鉑力特通過其自主研發的DED定向能量沉積技術(LENS同軸送粉激光熔覆3D打印技術)在3D打印整體葉盤方面擁有多年的經驗。

增材制造的零部件用于安裝在飛機上已經有多年的歷史了,但其作用主要局限于非關鍵部件,如管道系統和內飾部件。即使是用于發動機部件(如著名的GE Leap發動機燃料噴嘴),其對零部件的性能要求主要是熱傳導而不是機械性能。而對于整體葉盤來說,其挑戰來自熱傳導和機械性能兩方面,可以說3D打印的整體葉盤如果能夠通過層層航空性能要求測試,這的確是增材制造業的里程碑。

不過對于飛機應用來說,如何獲得認證是重要的挑戰。因為飛機行業傾向于認證零件設計并堅持使用該設計貫穿整個飛機的生產壽命周期。普惠的全程參與,對推動3D打印獲得認證起到關鍵的作用。

此外,2019年2月,SAE和挪威鈦推出了定向能量沉積(DED)3D打印技術應用的標準。合作制定的兩個標準是AMS7004(關于Ti-6Al-4V應力消除的等離子弧定向能量沉積增材制造的鈦合金預制件)和AMS7005(送絲等離子弧定向能量沉積增材制造工藝)。新標準確定了航空航天領域的用戶采購挪威鈦快速等離子沉積預制件的最低要求。這為挪威鈦在航空航天領域的發展再一次奠定了基礎。

挪威鈦于2017年2月獲得了首個3D打印鈦合金結構件的FAA適航認證,其快速等離子沉積?技術已經被應用到波音787夢想系列飛機上。據稱,可以將零件成本降低30%,并且可以降低能耗、減少材料浪費和縮短生產周期。

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