本報實(shí)習記者 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(wàn)元訂單成功交付客戶(hù)，該產(chǎn)品系為知名汽車(chē)制造商定制的模具鋼?？蛻?hù)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(kāi)啟了發(fā)展新篇章。
作為承載著(zhù)河鋼承鋼人釩鈦新材料高質(zhì)量發(fā)展夢(mèng)想的“夢(mèng)工廠(chǎng)”，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(yíng)、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(gè)月的時(shí)間。河鋼承鋼釩鈦技術(shù)專(zhuān)家滿(mǎn)懷信心地向《中國冶金報》記者表示：“這個(gè)‘夢(mèng)工廠(chǎng)’，不僅是河鋼承鋼人實(shí)現強企夢(mèng)的‘夢(mèng)工廠(chǎng)’，還成為承載著(zhù)眾多高端客戶(hù)夢(mèng)想的‘夢(mèng)工廠(chǎng)’?！?/p>
因夢(mèng)而生 增材制造從無(wú)到有
為實(shí)現中國制造業(yè)由大到強的轉變，2015年5月份，國務(wù)院發(fā)布了《中國制造2025》。其中，在重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線(xiàn)圖中有3處對增材制造的重點(diǎn)發(fā)展方向做出了具體規劃，明確重點(diǎn)突破具有系列原創(chuàng )技術(shù)的鈦合金、高強合金鋼、高強鋁合金、高溫合金、非金屬工程材料與復合材料等高性能大型關(guān)鍵構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)展規劃，承載著(zhù)河鋼承鋼人釩鈦強企的夢(mèng)想應運而生?！焙愉摮袖撯C鈦技術(shù)研究所負責人向記者介紹，“為了更好地發(fā)揮釩鈦特色，拓展釩鈦新材料應用領(lǐng)域，河鋼承鋼于2018年6月份開(kāi)始籌建該中心?！?/p>
從設備選型到供廠(chǎng)家篩選，河鋼承鋼選派技術(shù)人員實(shí)地考察了10余個(gè)3D打印機制造廠(chǎng)，綜合考慮釩鈦材料的性能及未來(lái)應用領(lǐng)域，按照“符合國家戰略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，實(shí)現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，引進(jìn)了具備金屬材料打印能力的高端增材制造設備，為增材制造和釩鈦材料粉末冶金融合發(fā)展，進(jìn)一步延伸資源應用和高端制造的產(chǎn)業(yè)鏈奠定了堅實(shí)基礎。
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(guò)設備安裝、調試及人員培訓等一系列周密籌備后正式投用。2個(gè)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(pán)、渦輪轉子等零部件，開(kāi)啟了河鋼承鋼高端釩鈦新材料研發(fā)與應用快速發(fā)展的新紀元。
逐夢(mèng)而強 科研路上克難攻堅
8月7日，記者來(lái)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(gè)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(jiǎn)單，一按電鈕就能瞬間制造出想要的產(chǎn)品。這其中涉及模型設計、材料學(xué)、機電一體化等多個(gè)學(xué)科及專(zhuān)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(shí)基礎?！?/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備占據了三分之一的空間。記者看到，該中心技術(shù)人員正圍繞著(zhù)一個(gè)飛機零件打印問(wèn)題進(jìn)行研討。該零件是飛機制造中的精密部件，不僅要求內部部件間的間隙僅為1毫米，而且要求周身有不規則的直徑為1毫米的孔洞，同時(shí)該零件底部構造特殊，對精度的要求嚴格，僅為100微米。該中心負責人解釋說(shuō)：“增材制造主要應用于結構復雜、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床無(wú)法完成的產(chǎn)品制造?！?/p>
對于該訂單產(chǎn)品，客戶(hù)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，該中心負責人解釋?zhuān)骸霸摦a(chǎn)品整體尺寸及內部間隙較小，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據，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據進(jìn)行了精準測算，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部構造間隙沒(méi)有完全滿(mǎn)足客戶(hù)要求，成了十分尷尬的失敗品。
對此，該中心技術(shù)人員反復分析設備功率、激光打印范圍及材料的收縮性等，重新進(jìn)行了工藝、模型和路徑的設計。河鋼承鋼釩鈦技術(shù)專(zhuān)家表示：“增材制造中心的每一次成功都是在無(wú)數失敗中積累經(jīng)驗而實(shí)現的。為了兌現對客戶(hù)的每一個(gè)承諾，我們不害怕失敗，堅定對成功的自信，通過(guò)一次次突破，最終實(shí)現了產(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(chē)模具制造的訂單。該訂單要求產(chǎn)品表面精度在200微米以?xún)?，但表面硬度必須達到50HRC（洛氏硬度）以上。這要求技術(shù)人員不僅能夠熟練應用增材制造技術(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(zhuān)家參與產(chǎn)品研發(fā)。6月底，首批模具交付客戶(hù)并獲得認可后，河鋼承鋼相關(guān)技術(shù)人員針對二次熱處理周期長(cháng)等難點(diǎn)問(wèn)題繼續攻關(guān)，使模具一次熱處理即可達到50HRC，將產(chǎn)品制造周期縮短了一半以上，受到了客戶(hù)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(hù)，并贏(yíng)得了客戶(hù)的高度贊揚，快速進(jìn)入了增材制造市場(chǎng)。
筑夢(mèng)未來(lái) 增材制造未來(lái)可期
僅用不到4個(gè)月的時(shí)間，河鋼承鋼就在增材制造領(lǐng)域獲得了大量的實(shí)踐經(jīng)驗。在材料方面，河鋼承鋼實(shí)現了從生產(chǎn)316不銹鋼、304不銹鋼到生產(chǎn)鈦合金等材料的轉變；在制品方面，實(shí)現了從生產(chǎn)工藝品、精密結構件到生產(chǎn)航空航天超精度零件的轉變?，F在的河鋼承鋼已經(jīng)能夠根據客戶(hù)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)示范中心負責人表示：“我們現在已經(jīng)完成了30多個(gè)種類(lèi)產(chǎn)品的測試打印工作，包括汽車(chē)模具、軍工雷達配件、飛機零部件等，有了這個(gè)‘夢(mèng)工廠(chǎng)’，‘鋼鐵報國、釩鈦強國’之夢(mèng)將不再遙遠?！?/p>
隨著(zhù)增材制造市場(chǎng)的不斷開(kāi)拓，河鋼承鋼增材制造已經(jīng)吸引了航空航天、智能制造、醫療健康、軍工制造等領(lǐng)域高端客戶(hù)的目光，所需制造的產(chǎn)品也更加精密。據中心負責人介紹，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)配合高精數控機床，嚴格控制產(chǎn)品精度。此外，針對客戶(hù)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(zhuān)家采取多種工藝進(jìn)行優(yōu)化，確保滿(mǎn)足客戶(hù)差異化需求。
此外，為進(jìn)一步提升該中心制造水平，河鋼承鋼瞄準國家高等院校，運用市場(chǎng)化手段，以?xún)?yōu)厚的待遇和不可限量的未來(lái)，吸引三維設計學(xué)、材料學(xué)、機電一體化等學(xué)科專(zhuān)業(yè)人才，為制造中心做強、做優(yōu)夯實(shí)了智力基礎。同時(shí)，河鋼承鋼釩鈦技術(shù)研究所加強與中科院、東北大學(xué)和國家級科研院所的交流合作，有針對性地開(kāi)展科研課題研究，持續提升產(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(dòng)能。
《中國冶金報》（2019年09月04日 03版三版）
