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全3D打印航天关键承力件通过飞行考核

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捆绑支座是连接火箭芯级和助推器用于传导助推器巨大推力的关键产品,飞行时承载200余吨集中力。这是航天领域迄今为止集中力承载环境最“恶劣”的3D打印产品,也标志着211厂又一增材制造技术方向实力跃居国内先进行列。

5月5日,中国航天科技集团有限公司抓总研制的长征五号B运载火箭首飞取得圆满成功,同期一院211厂研制的全3D打印芯级捆绑支座顺利通过飞行考核验证。

捆绑支座是连接火箭芯级和助推器用于传导助推器巨大推力的关键产品,飞行时承载200余吨集中力。这是航天领域迄今为止集中力承载环境最“恶劣”的3D打印产品,也标志着211厂又一增材制造技术方向实力跃居国内先进行列。

研制过程中,为了大幅度减重,设计人员对捆绑支座这一关键主承力构件进行了系统优化,最终选用了以最优传力路径设计的钛合金构件,可有效减重200千克。

然而,用传统方法制造的钛合金关键承力件,其可加工性、组织性能一致性、制造周期等不能满足型号需求。为此,型号队伍首次采用3D打印技术研制这一主承力件。面对大尺寸、高精度、高性能要求的零件,211厂增材制造中心从确保产品整体质量可靠性出发,放弃惯常采用的复合3D打印方案,选择了技术难度更高的全3D打印。同时,为进一步提高产品性能,该中心选择了工艺控制难度更大的极远离平衡态成形方法。

经过近4个月的工艺摸索,增材制造中心解决了大尺寸零件成形易开裂等难题,于2018年3月成功研制出首件全3D打印芯级捆绑支座产品。随后,该中心加速推进工程化应用进程,全面掌握全流程制造关键技术,产品先后通过300吨级、400吨级的全面地面考核,充分验证了产品的可靠性,具备批生产条件。2019年3月,正式产品交付。

产品性能检测结果显示,经全打印的钛合金材料静载屈服强度略优于、延伸率远优于国内同期工程应用水平,强塑积提升一倍以上,全产品剖切性能离散度达到锻件水平要求。

据悉,211厂将持续提升该产品的批生产效率,并推进该技术在未来航天型号大型集中传力机构中的应用。(宁丽红 严振宇)

来源:中国航天报

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