[發明專利]一種基于3D打印的激光噴丸工藝光路可達性檢驗方法

有效

• 申請號: 201910993903.7
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN110732778B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 張崢;吳瑞煜;張永康
• 申請（專利權）人: 揚州鐳奔激光科技有限公司
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352;B23K26/356;B23K26/00
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 江金城

本發明公開了一種基于3D打印的激光噴丸工藝光路可達性檢驗方法，該檢驗方法涉及航空整體構件的激光噴丸工藝設計領域，利用非金屬3D打印制造效率高、精確空間復制的技術優勢，將幾何外形復雜、加工耗時長、零件成本高的航空整體構件進行快速原型制造，以復制品作為試驗件進行光路可達性檢驗。本發明以快速原型制造解決低成本工藝設計需求與高昂零件成本之間的矛盾，避免了零件激光燒蝕損壞和高能激光反射，使得激光噴丸工藝設計更加高效經濟，尤其適合航空發動機葉片、整體葉盤等回轉體的激光噴丸工藝設計與檢驗。

技術領域

本發明涉及航空整體構件的表面處理技術領域，尤其涉及一種基于3D打印的激光噴丸工藝光路可達性檢驗方法。

背景技術

航空發動機葉片、渦輪盤、整體葉盤等構件在高溫、高壓、高負載下運行，對高周疲勞壽命有苛刻的要求。激光噴丸技術是目前最有效、最適合航空回轉體的表面處理技術，其利用短脈沖(1-20ns)、高能(10-20J)輻照產生的強沖擊波(GPa)進行表層材料改性，引入1-2mm深的殘余壓應力，抑制裂紋萌生，延緩裂紋擴展，可顯著提升構件服役期內的疲勞性能，是航空發動機制造的關鍵技術之一。

激光噴丸采用高能激光束作為能量源，瞬時輸出峰值功率高，不能采用光纖傳導，因而對加工設備提出了較高要求。激光噴丸設備通常采用激光束固定，零件由機器人手臂夾持移動，編制程序完成既定區域的強化處理。當前，航空發動機中的整體構件，如渦輪盤、整體葉盤等零件，具有外形結構復雜、處理區域空間狹小、水射流與光路可達性差、零件成本高、加工周期長等共性技術難題，對激光噴丸技術的工藝設計提出了嚴峻的挑戰，如何經濟高效的設計工藝是亟待解決的瓶頸問題。

例如，渦輪盤是高溫部件，普遍采用鎳基高溫合金材料，毛坯材料價值30-50萬元，材料去除率70-90％，銑削加工周期3-6個月，加工成本30-50萬，通常激光噴丸工藝需要至少2件零件進行光路可達性等試驗和最終工藝測試，成本高周期長。又例如，鈦合金整體葉片是低溫部件，材料普遍采用TC4/TC18鍛件，材料去除率80-90％，僅材料成本約30-50萬，銑削加工周期3-6個月，加工成本30-50萬；同時，整體葉盤的每一個葉形互相遮蔽、互相干涉的影響，光路可達性極差，而且激光易在葉片之間產生空間穿透，將待處理區域臨近的葉片“打傷”，產生燒蝕損傷。綜上所述，當前激光噴丸的工藝設計主要以實際零件為主體，至少需要2件零件進行光路可達性等試驗，1件作為試樣完全損壞，另1件作為工藝驗證和演示。受限于零件成本，導致工藝設計效率低、耗時長、成本高。

因此，現有技術需要進一步改進和完善。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于3D打印的激光噴丸工藝光路可達性檢驗方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種基于3D打印的激光噴丸工藝光路可達性檢驗方法，該檢驗方法主要包括如下具體步驟：

步驟S1：取得零件的三維模型，或者以零件實物進行逆向工程，測量獲得零件的三維模型及尺寸。

所述步驟S1還包括如下步驟：

步驟S11：當實物零件在計算機上有三維模型圖紙及尺寸時，直接導入即可；

步驟S12：當實物零件無三維模型時，利用逆向工程的三坐標測量機和激光形貌測量儀進行建模，并獲得實物零件的三維模型及尺寸。

步驟S2：將零件三維模型輸入3D打印機，制造出零件的非金屬復制品。

所述步驟S2還包括：零件的三維模型采用UG、CATIA、Solidworks或3Dmarks處理軟件進行分層處理，設計輔助支撐，逐層打印出零件的非金屬復制品。

所述步驟S2還包括：用美工刀或銼刀工具去除打印后復制品上的輔助支撐。