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刚上天的大火箭长征五号,3D打印钛合金,竟然作为关键承重结构部件

来源:南极熊|

发表时间:2016-11-07

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2016年11月3日20时43分,我国最大推力新一代运载火箭长征五号在中国文昌航天发射场点火升空。约30分钟后,载荷组合体与火箭成功分离,进入预定轨道,火箭首飞任务圆满成功。其中有个重要部件是3D打印的钛合金!

长征五号是无毒无污染绿色环保型新一代运载火箭的基本型,采用5米直径芯级,捆绑4枚3.35米直径助推器,全长约57米,起飞重量约870吨,起飞推力超过1000吨,拥有近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力。

长征五号在研制过程中首次全面采用了先进的数字化设计,开创了火箭型号数字化研制的先河。值得一提的是,其主承力构件 — 钛合金芯级捆绑支座 — 竟然是3D打印出来的 — 不过它的强度不但不比用传统方法制造出来的高强钢支座低,反而更高,而且重量还轻了30%,加工速度也更快。在中国北京,有一个叫中航迈特的金属3D打印粉末材料厂商,生产的钛合金材料质量已经很好,甚至在某些性能指标上媲美国外进口产品。南极熊相信,中国自主的高端3D打印技术,应用于航空航天,已经逐渐进入全球前列。

了解,这项成就是由中国航天科技集团公司一院211厂利用激光同步送粉3D打印技术实现的,是这种技术在制造大型主承力部段关键构件上的首次应用,对拓展3D打印技术在火箭结构制造上的应用、丰富大型难加工金属结构件制造手段具有重要意义。

据悉,捆绑支座为运载火箭主承力构件,综合力学性能要求高,目前主要采用加工性能较好的高强钢,通过锻造再机加的方式成形。但这一加工方式存在材料去除量大、加工周期长等问题。

面对新型号减重的迫切需求,该厂提出采用具有更高比强度的钛合金材料,利用激光同步送粉3D打印工艺,实现捆绑支座的整体成形。经过系统工艺研究,该厂试制的产品顺利通过了成分、组织性能、表面质量及内部质量等各类检测,整体综合性能达到锻件水平,且较原设计减重30%。

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