Ti-3Al-5Mo-4.5V(俄罗斯牌号为BT16，中国牌号为TC16)钛合金是俄罗斯航空材料研究院首先开发的一种新型钛合金，该合金属于高强度钛合金，其塑性非常好，并且对缺口、偏斜等的应力集中敏感性较小，因此特别适应于冷镦法制造紧固件，如螺栓、螺钉、螺母和铆钉等，是俄罗斯航空和航天部门应用的主要标准件材料。Ti-3Al-5Mo-4.5V 钛合金特点是退火或淬火状态下具有较高的塑性，主要的产品是棒丝材。 Ti-3Al-5Mo-4.5V 钛合金制造紧固件的最大优点是可以在冷镦后或再进行

本发明属于高能束增材制造相关技术领域，并公开了一种基于粉末床的倾斜结构增材制造工艺方法，其包括：(a)选择作为待加工对象的倾斜结构，并生成对应的原始模型；此外，将该原始模型中保留有倾斜结构下表面附近区域的部位予以分离，由此还获得反映该下表面倾斜特征信息的特性模型；(b)根据所述特征模型，采用低能量密度增材制造热源来预加工形成粉末烧结体；然后在所形成的粉末烧结体基础上，继续根据所述原始模型采用高能量密度增材制造热源行加

本项目采用五电弧协同增材制造，提高成形构件的堆积效率；利用激光约束电弧，提高成形金属构件的表面精度，减小加工余量；构筑出融合五电弧协同增材制造、激光稳定电弧、高速摄像监测、构件成形尺寸三维测量、工艺数字化监控等功能的多电弧协同增材制造装备。 1、 形成复杂空间曲面构件分区原则、切片方法与路径规划策略，建立五电弧协同增材制造高性能大型金属构件工艺方法、模型与窗口； 2、 研制出多电弧协同增材制造工艺规划与系统总控软件； 3、 开发了专用于高性能大型金属构件多电弧协同增材制造的专用金属丝材。 实现大型舰船艉轴架、运载火箭过渡端框架与高层建筑多向钢节点的高质量、高效率、低成本增材制造，并进行组织与性能预测。 图1 多电弧协同增材制造设备图 图2 多电弧协同增材制造典型产品 【技术优势】 项目成果有效解决了高性能大型金属构件采用电弧增材整体制造时，面临的堆积效率较低，制造大型金属构件周期长；成形金属构件表面精度低，加工量较大；成形金属构件的晶粒粗大，各相异性明显的难题，将目前大型金属构件电弧增材制造的效率提高到了新高度。 【技术指标】 五束电弧协同增材制造装备： 1）装备包括 CMT电源5台、六轴机器人系统3台、激光系统、工艺数字化系统、三维测量系统、高速摄像系统与缺陷除去系统； 2）三维测量系统的测量范围在300mm以内，可测量金属构件壁厚最大尺寸不低于250mm，测量误差在±1.0mm以内； 3）可成形高度大于2m、长度大于5m、宽度大于3.5m的金属构件，变形控制在0.2mm/100mm以内； 4）堆积效率≥1800cm3/h，连续工作时间不低于360小时； 五束电弧协同增材制造工艺总体软件： 1）具有模型解析重构、子模型选择、分区切片与9轴工艺路径规划、曲面切片、G代码及机器人离线编程代码生成、多电弧协同增材制造系统控制功能与工艺数据库； 2）可实现金属构件组织、性能预测及成形质量主动控制，并显示构件材料 CCT图； 3）模型解析、拓扑重构时间低于10分钟，切片轮廓精度优于±0.1mm，单层切片时间＜2s。 4）支持2000万以上三角形面片、尺寸4m以上STL模型； 5）支持任意空间曲面模型的路径规划，成形尺寸≥4000mm； 6）支持 6轴机器人+3轴龙门式床身协同控制的9轴工艺路径规划，成形效率达 1800cm3/h，全程误差≤0.5%，路径输出方式为G代码、机器人离线编程代码； 7）工艺数据库覆盖控制系统参数及工艺及材料参数，并建立典型工艺参数，加工误差范围≤0.5%；

学校与天津市精成伟业机器制造有限公司共建“天津大学—精成伟业联合研发中心” ，其产业化平台由800㎡实验室和3000㎡建造试验车间组成，开展新能源材料和专业设备领域的中试放大和工程化研究，其研制生产的热轧芯棒占国内市场份额70%以上，年销售收入达2亿元。

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