本報實習(xí)記者 馬國君 通訊員 田海霞
日前，河鋼承鋼增材制造3D打印服務(wù)示范中心首批萬元訂單成功交付客戶，該產(chǎn)品系為知名汽車制造商定制的模具鋼。客戶使用后反饋良好，并按月提交訂單計劃。至此，河鋼承鋼增材制造開啟了發(fā)展新篇章。
作為承載著河鋼承鋼人釩鈦新材料高質(zhì)量發(fā)展夢想的“夢工廠”，河鋼承鋼增材制造3D打印服務(wù)示范中心從建成投用、試運營、制造3D打印工藝品、打印不銹鋼精密零件到制造航天鈦合金產(chǎn)品，僅用了4個月的時間。河鋼承鋼釩鈦技術(shù)專家滿懷信心地向《中國冶金報》記者表示：“這個‘夢工廠’，不僅是河鋼承鋼人實現(xiàn)強(qiáng)企夢的‘夢工廠’，還成為承載著眾多高端客戶夢想的‘夢工廠’。”
因夢而生 增材制造從無到有
為實現(xiàn)中國制造業(yè)由大到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變，2015年5月份，國務(wù)院發(fā)布了《中國制造2025》。其中，在重點領(lǐng)域技術(shù)路線圖中有3處對增材制造的重點發(fā)展方向做出了具體規(guī)劃，明確重點突破具有系列原創(chuàng)技術(shù)的鈦合金、高強(qiáng)合金鋼、高強(qiáng)鋁合金、高溫合金、非金屬工程材料與復(fù)合材料等高性能大型關(guān)鍵構(gòu)件高效增材制造工藝。
“河鋼承鋼增材制造3D打印服務(wù)示范中心遵循國家制造業(yè)發(fā)展規(guī)劃，承載著河鋼承鋼人釩鈦強(qiáng)企的夢想應(yīng)運而生?！焙愉摮袖撯C鈦技術(shù)研究所負(fù)責(zé)人向記者介紹，“為了更好地發(fā)揮釩鈦特色，拓展釩鈦新材料應(yīng)用領(lǐng)域，河鋼承鋼于2018年6月份開始籌建該中心。”
從設(shè)備選型到供廠家篩選，河鋼承鋼選派技術(shù)人員實地考察了10余個3D打印機(jī)制造廠，綜合考慮釩鈦材料的性能及未來應(yīng)用領(lǐng)域，按照“符合國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，實現(xiàn)增材制造這一高端制造產(chǎn)業(yè)與釩鈦新材料產(chǎn)業(yè)深度融合”的目標(biāo)，引進(jìn)了具備金屬材料打印能力的高端增材制造設(shè)備，為增材制造和釩鈦材料粉末冶金融合發(fā)展，進(jìn)一步延伸資源應(yīng)用和高端制造的產(chǎn)業(yè)鏈奠定了堅實基礎(chǔ)。
2019年3月份，河鋼承鋼增材制造3D打印服務(wù)示范中心經(jīng)過設(shè)備安裝、調(diào)試及人員培訓(xùn)等一系列周密籌備后正式投用。2個多月后，河鋼承鋼技術(shù)人員采用鈦合金粉末、316L不銹鋼等粉末原料，成功制造了高精度靜葉盤、渦輪轉(zhuǎn)子等零部件，開啟了河鋼承鋼高端釩鈦新材料研發(fā)與應(yīng)用快速發(fā)展的新紀(jì)元。
逐夢而強(qiáng) 科研路上克難攻堅
8月7日，記者來到河鋼承鋼增材制造3D打印服務(wù)示范中心。剛剛建立完成一個三維模型的該中心工程師周濤向記者介紹：“3D打印并非大家想像的那樣簡單，一按電鈕就能瞬間制造出想要的產(chǎn)品。這其中涉及模型設(shè)計、材料學(xué)、機(jī)電一體化等多個學(xué)科及專業(yè)技術(shù)，每次打印之前都要進(jìn)行粉末粒度、成分的檢測，并對成品進(jìn)行精度和力學(xué)性能檢測，為制造優(yōu)質(zhì)的精密產(chǎn)品夯實基礎(chǔ)?！?/p>
在河鋼承鋼增材制造3D打印服務(wù)示范中心，科技感十足的增材設(shè)備占據(jù)了三分之一的空間。記者看到，該中心技術(shù)人員正圍繞著一個飛機(jī)零件打印問題進(jìn)行研討。該零件是飛機(jī)制造中的精密部件，不僅要求內(nèi)部部件間的間隙僅為1毫米，而且要求周身有不規(guī)則的直徑為1毫米的孔洞，同時該零件底部構(gòu)造特殊，對精度的要求嚴(yán)格，僅為100微米。該中心負(fù)責(zé)人解釋說：“增材制造主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密度高、自主研發(fā)的零部件及模型制造，用于完成一些人工和精密機(jī)床無法完成的產(chǎn)品制造?！?/p>
對于該訂單產(chǎn)品，客戶要求使用不銹鋼進(jìn)行制造，可是河鋼承鋼技術(shù)人員卻采用了成本高昂的鈦合金粉末進(jìn)行初步建模。面對記者的不解，該中心負(fù)責(zé)人解釋：“該產(chǎn)品整體尺寸及內(nèi)部間隙較小，鈦合金粉末的成型效果好，有利于塑型，更為適合。雖然成本偏高，但為了快速取得建模數(shù)據(jù)，我們選擇使用鈦合金粉末?！北M管他們前期對建模中心和邊緣數(shù)據(jù)進(jìn)行了精準(zhǔn)測算，但初次建模效果并不理想。受多種因素影響，河鋼承鋼首次打印出的成品內(nèi)部構(gòu)造間隙沒有完全滿足客戶要求，成了十分尷尬的失敗品。
對此，該中心技術(shù)人員反復(fù)分析設(shè)備功率、激光打印范圍及材料的收縮性等，重新進(jìn)行了工藝、模型和路徑的設(shè)計。河鋼承鋼釩鈦技術(shù)專家表示：“增材制造中心的每一次成功都是在無數(shù)失敗中積累經(jīng)驗而實現(xiàn)的。為了兌現(xiàn)對客戶的每一個承諾，我們不害怕失敗，堅定對成功的自信，通過一次次突破，最終實現(xiàn)了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)交付?！?/p>
6月中旬，河鋼承鋼接到了某知名企業(yè)汽車模具制造的訂單。該訂單要求產(chǎn)品表面精度在200微米以內(nèi)，但表面硬度必須達(dá)到50HRC（洛氏硬度）以上。這要求技術(shù)人員不僅能夠熟練應(yīng)用增材制造技術(shù)，還必須了解熱處理技術(shù)。為此，該技術(shù)團(tuán)隊所有人進(jìn)行“頭腦風(fēng)暴”，并邀請河鋼承鋼熱處理技術(shù)專家參與產(chǎn)品研發(fā)。6月底，首批模具交付客戶并獲得認(rèn)可后，河鋼承鋼相關(guān)技術(shù)人員針對二次熱處理周期長等難點問題繼續(xù)攻關(guān)，使模具一次熱處理即可達(dá)到50HRC，將產(chǎn)品制造周期縮短了一半以上，受到了客戶的贊許，獲得了追加訂單。
截至目前，該中心已經(jīng)打印了20批次產(chǎn)品，部分產(chǎn)品已順利交付客戶，并贏得了客戶的高度贊揚，快速進(jìn)入了增材制造市場。
筑夢未來 增材制造未來可期
僅用不到4個月的時間，河鋼承鋼就在增材制造領(lǐng)域獲得了大量的實踐經(jīng)驗。在材料方面，河鋼承鋼實現(xiàn)了從生產(chǎn)316不銹鋼、304不銹鋼到生產(chǎn)鈦合金等材料的轉(zhuǎn)變；在制品方面，實現(xiàn)了從生產(chǎn)工藝品、精密結(jié)構(gòu)件到生產(chǎn)航空航天超精度零件的轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)在的河鋼承鋼已經(jīng)能夠根據(jù)客戶需求，靈活提供多種產(chǎn)品解決方案。
河鋼承鋼增材制造3D打印服務(wù)示范中心負(fù)責(zé)人表示：“我們現(xiàn)在已經(jīng)完成了30多個種類產(chǎn)品的測試打印工作，包括汽車模具、軍工雷達(dá)配件、飛機(jī)零部件等，有了這個‘夢工廠’，‘鋼鐵報國、釩鈦強(qiáng)國’之夢將不再遙遠(yuǎn)?！?/p>
隨著增材制造市場的不斷開拓，河鋼承鋼增材制造已經(jīng)吸引了航空航天、智能制造、醫(yī)療健康、軍工制造等領(lǐng)域高端客戶的目光，所需制造的產(chǎn)品也更加精密。據(jù)中心負(fù)責(zé)人介紹，增材制造3D打印服務(wù)示范中心對一般精度為100微米以上的定制產(chǎn)品，采用優(yōu)化三維模型、打印的辦法，一次成型制造；對于表面精度為100微米以下的產(chǎn)品，采用3D打印技術(shù)配合高精數(shù)控機(jī)床，嚴(yán)格控制產(chǎn)品精度。此外，針對客戶在產(chǎn)品硬度、力學(xué)性能等方面提出的特殊要求，該中心配合河鋼承鋼材料學(xué)技術(shù)專家采取多種工藝進(jìn)行優(yōu)化，確保滿足客戶差異化需求。
此外，為進(jìn)一步提升該中心制造水平，河鋼承鋼瞄準(zhǔn)國家高等院校，運用市場化手段，以優(yōu)厚的待遇和不可限量的未來，吸引三維設(shè)計學(xué)、材料學(xué)、機(jī)電一體化等學(xué)科專業(yè)人才，為制造中心做強(qiáng)、做優(yōu)夯實了智力基礎(chǔ)。同時，河鋼承鋼釩鈦技術(shù)研究所加強(qiáng)與中科院、東北大學(xué)和國家級科研院所的交流合作，有針對性地開展科研課題研究，持續(xù)提升產(chǎn)品創(chuàng)新能力，加快培育釩鈦產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展新動能。
《中國冶金報》（2019年09月04日 03版三版）
