[發明專利]一種大尺寸、薄壁環帶氧加強框整體制造方法

有效

• 申請號: 201911275995.1
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN111014668B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 李護林;楊歡慶;周亞雄;王琳;彭剛
• 申請（專利權）人: 西安航天發動機有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/24;C21D9/00;C22F1/02;C22F1/18;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

1.一種大尺寸、薄壁環帶氧加強框整體制造方法，其特征在于，包括步驟如下：

(1)制作滿足氧加強框成形及機械加工裝夾定位用基板；

(2)沿氧加強框的橫截面將氧加強框三維模型分為上下I、II段，分別進行支撐設計及余量添加，獲得適用于激光熔化沉積成形的氧加強框毛坯分段三維模型；

(3)對步驟(2)所得氧加強框分段三維模型分別進行切片處理，置入TC4鈦合金激光熔化沉積工藝參數，獲得對應各段的激光加工程序代碼；

(4)在基板上成形氧加強框I段毛坯后，對帶基板毛坯件進行去應力退火處理；

(5)裝夾定位氧加強框，在I段頂端面成形氧加強框II段毛坯；

(6)對帶基板氧加強框整體成形毛坯件進行固溶時效處理；

(7)去除氧加強框毛坯支撐，完成氧加強框的精加工。

2.根據權利要求1所述的一種大尺寸、薄壁環帶氧加強框整體制造方法，其特征在于：所述步驟(1)中，基板包括多個同心圓形環與沿徑向分布的加強筋，最外圈的圓環上沿周向設置有8組凸臺，并鉆有螺紋孔用于固定成形平臺，中間圓環高度方向上設有夾緊裝置，通過螺釘與漲環相互配合實現氧加強框的夾緊。

3.根據權利要求1或2所述的一種大尺寸、薄壁環帶氧加強框整體制造方法，其特征在于：所述步驟(2)中，在氧加強框肋板上方沿水平方向對氧加強框三維模型進行分段，I段模型為從氧加強框底部至肋板上部壁厚過渡區域，II段模型為從氧加強框肋板上部壁厚過渡區域至頂部端面。

4.根據權利要求3所述的一種大尺寸、薄壁環帶氧加強框整體制造方法，其特征在于：所述步驟(2)中，對I段模型內外弧面沿圓徑向放置1.5mm～2mm的余量，在I段模型外弧面上的支耳及肋板位置添加與沉積方向呈68°的斜面實體支撐，對II段模型內外弧面沿圓徑向放置0.2mm～0.5mm的余量。

5.根據權利要求4所述的一種大尺寸、薄壁環帶氧加強框整體制造方法，其特征在于：所述步驟(3)中，對I、II段模型設置激光加工工藝參數，I段模型采用參數：激光功率為2600W～3000W，掃描速度為800mm/min～1100mm/min，分層厚度為0.7mm～1mm，掃描方式采用往復填充式掃描，掃描線與水平方向夾角為45°，掃描間距為2mm～2.5mm，掃描線段長度閥值設定為30～50mm；

II段模型采用參數：激光功率為600W～1000W，掃描速度400mm/min～600mm/min，分層厚度0.4mm～0.6mm，掃描方式采用沿徑向方向由外至內的輪廓式掃描，掃描輪廓道與道間偏置距離為1mm～1.5mm。

6.根據權利要求5所述的一種大尺寸、薄壁環帶氧加強框整體制造方法，其特征在于：步驟(4)中，將氧加強框I段的激光加工程序導入至激光熔化沉積設備中進行成形，成形完成后對氧加強框I段進行去應力退火熱處理，熱處理過程為：在真空熱處理爐中以100℃/h速率升溫至700±10℃，保溫4h后爐冷至室溫。

7.根據權利要求6所述的一種大尺寸、薄壁環帶氧加強框整體制造方法，其特征在于：步驟(5)中，以基板成形面為水平基準面將氧加強框I段上端銑平，以I段上端面圓心為原點對氧加強框II段加工程序進行定位，前兩層掃描速度降低10％～20％、送粉量降低5％～10％，后續成形層按照氧加強框II段加工程序完成氧加強框II段部分成形。

8.根據權利要求7所述的一種大尺寸、薄壁環帶氧加強框整體制造方法，其特征在于：所述步驟(6)中，對帶基板氧加強框整體成形毛坯件進行固溶時效熱處理，過程如下：

將毛坯件裝入真空熱處理爐真空度抽至1.1×10^-2Pa，進行固溶處理：以100℃/h速率升溫至930℃±5℃，升溫過程充氬氣，氬氣壓力為10Pa，保溫2h后充氬氣冷卻至室溫后取出，氬氣壓力為2bar；時效處理過程如下：以100℃/h速率升溫至520℃±5℃，升溫過程充氬氣，氬氣壓力為10Pa，保溫4h后充氬氣冷卻至室溫后取出，氬氣壓力為2bar。

9.根據權利要求8所述的一種大尺寸、薄壁環帶氧加強框整體制造方法，其特征在于：所述步驟(7)中，固定氧加強框基板，以基板的上臺階面為基準面，找正底面跳動量在0.03內，加工內型加強肋板上平面及最上端平面，再將零件與基板鋸切分離；將已加工上端面貼平在工作臺上，四爪撐內孔，光平下法蘭端面；將下法蘭與工作臺貼平，壓板壓緊后加工內外型及外型耳片、接嘴、支座；裝夾下法蘭，壓板壓實外型法蘭，找正端面、內孔跳動量在0.03內，將下法蘭切除，保證氧加強框零件總長。