Page 48 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

Numerical Simulation Driven Hot Working Technology for High-temperature Alloys
数值模拟驱动的高温合金热加工技术

AIR 加工技术公司开发出一种碳纤维环氧复合材料螺旋桨，这种螺旋桨的桨叶由
碳纤维和环氧树脂模制而成，可使推进效率提高 3%~10%，减重 25%~35%，降
噪约 5dB（相对金属桨）；国内机械科学研究总院先进制造技术研究中心开发的

数字化无模铸造设备依据三维模型，对砂型直接切削加工，实现铸造砂型（芯）
的无模具制造，制作一套柴油机缸体砂型加工时间不到 100h、直接成本仅 1 万元，
有效缩短产品制造周期、提高了铸造过程的柔性化。
（4）表面清洗防腐工艺技术的发展特点

利用高能束、喷涂等表面技术对产品进行再制造，成本仅为新品的 50%、节
能 60%、节材 70%。我国目前表面改性以电镀、磷化、涂装等工艺为主，先进
的气相沉积、高能束表面改性、激光熔覆（增材制造）、微弧氧化等技术落后于
国外约 10 年，存在改性层质量差、厚度薄、与基底间结合弱等问题，且镀层单一。

美国 BORIDE 公司研制了一种转角型喷嘴，它可以使裹挟在压缩空气中磨料流
发生转向，在法兰背面、桁架钢结构等表面不易清除的部位进行清理。与海绵磨
料相比，PAN 公司的植物性磨料不但是软性磨料，而且清理能力极强，这种磨
料对环境无害。我国的清洗研究起步较晚，针对海洋领域主要研究一般工业清洗

领域，它包括船体、装备外表面等的清洗，正常只能去掉比较大块的污染物。经
历过航运后，船体上往往会粘附大量藻类、牡蛎、贻贝和藤壶等生物或杂质和微
生物，严重影响船体的使用寿命和航行速度，常使用高压水清洗技术来有效清理
这些杂质和污垢。基于高能速的水射流冲击物体表面，可完成清洗、打磨等一系

列加工。因此，考虑以最小的能耗实现清洗任务，尽量保护防腐涂层和基体的完
整性和可靠性。
目前船舶行业大型结构件以黑色金属材料为主；轻质结构件采用铝合金、钛
合金等；热端部件采用高温合金。结构特点有尺度和复杂程度的变化，随着船舶

向大型化、集成化发展，决定了其结构件具有大尺度特点，如螺旋桨、推进轴系、
阻拦装置的弹射缸体等；现代船舶动力以燃机、柴油机为主，推进以螺旋桨为主，
驱动机构以液压为主，决定了其结构件具有高复杂度特点，如高温叶片 / 涡轮盘、
柴油机机身 / 缸盖、螺旋桨、液压件等；使用工况为海洋环境，装备的元器件需

要耐压、耐高温、耐腐蚀。
3. 制造业的发展阶段
一般按照数字化、信息化、智能化评价将工艺水平分为五个阶段，即手工操

32