运载火箭大型关键承力产品激光沉积增材制造技术研究

赵彦广，周庆军，严振宇，骆洪志

（1.天津航天长征火箭制造有限公司，天津，300462；2. 首都航天机械有限公司，北京，100076；3. 中国运载火箭技术研究院，北京，100076）

0 引 言

增材制造技术（Additive Manufacturing，AM），又称3D打印技术，是近年来迅速发展的高端数字化制造技术。增材制造依据三维CAD设计数据，采用离散材料逐层累加制造实体零件，是一种“自上而下”材料累加的制造过程[1]，与传统的减材制造（如机加、化铣等材料去除方式）和等材制造（铸造、冲压等模具控形方式）有着本质区别。增材制造技术具有快速制造复杂结构产品、高效利用原材料、可高度优化产品结构和适应个性化小批量生产等优点[2]。近年来，随着增材制造技术发展的日益成熟，在国内外航空航天制造领域应用日益增加，为复杂结构产品的敏捷、柔性制造和近净成形提供了新的实现途径。

中国运载火箭箭体关键承力产品传统上多采用锻件机加方式生产。某运载型号芯级捆绑支座（见图1）用于助推器推力向芯级结构的传递，产品外形尺寸1300 mm×630 mm×350 mm，主体为弧形壁板+承力接头的倒梯形结构，结构最薄壁厚为5 mm，最大壁厚为60 mm。产品尺寸规模大、结构复杂、壁厚差异大，单件工作状态下最大承载超过200 t，是典型的大尺寸高承载复杂结构关键承力产品。此产品以往采用钢锻件机加成形，锻件毛坯质量约3000 kg，加工完成后本体质量约110 kg，材料利用率不到4%，资源浪费严重。

图1 芯级捆绑支座结构示意Fig.1 Core-level Binging Bearing Structure Diagram

钛合金具有密度低、比强度高、高温性能及耐腐蚀性能优异等特点，在航空、航天等领域被广泛应用。……