[發(fā)明專利]一種冷卻身部的高精度激光選區(qū)熔化成形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011449411.0
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112570730B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 同立軍;楊歡慶;王丁雯;余文濤;白靜;王云;鄭偉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安航天發(fā)動機(jī)有限公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B33Y10/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種冷卻身部的高精度激光選區(qū)熔化成形方法，其特征在于，所述冷卻身部為薄壁夾層結(jié)構(gòu)，流道數(shù)量隨形螺旋上升，流道最窄處僅1mm，包括如下步驟：

步驟(1)，建立冷卻身部的三維模型，修改冷卻身部的集液環(huán)穹頂成水滴形，并修改螺旋流道與冷卻身部端面的夾角使之小于40°；

步驟(2)，根據(jù)冷卻身部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定成形方向、添加實(shí)體支撐；所述添加實(shí)體支撐包括：對與基板夾角小于40°的冷卻身部燃料出管口的突出部位添加第一實(shí)體支撐，用于支撐冷卻身部上端的成形；冷卻身部底面與基板之間添加第二實(shí)體支撐，并在第二實(shí)體支撐周向開設(shè)與冷卻身部螺旋流道連通的工藝孔；

步驟(3)，模擬步驟(2)中冷卻身部經(jīng)成形、熱處理、線切割后外形尺寸變化，對冷卻身部三維模型添加工藝補(bǔ)償，確定冷卻身部最終模型；

步驟(4)，按照步驟(3)得到的添加有工藝補(bǔ)償及實(shí)體支撐的三維模型進(jìn)行切片處理，并置入激光選區(qū)熔化成形工藝參數(shù)，得到加工程序文件；

步驟(5)，在惰性氣氛中進(jìn)行冷卻身部的激光選區(qū)熔化成形，得到帶有基板的冷卻身部；

步驟(6)，清理步驟(5)得到的冷卻身部外表面、內(nèi)腔及流道內(nèi)的粉末；

步驟(7)，將帶有基板的冷卻身部進(jìn)行去應(yīng)力熱處理；

步驟(8)，熱處理完成后，切割去除基板及實(shí)體支撐。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光選區(qū)熔化成形方法，其特征在于，步驟(2)中，根據(jù)冷卻身部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選取冷卻身部端面與水平方向呈0°角的方向作為冷卻身部的成形方向。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光選區(qū)熔化成形方法，其特征在于，步驟(3)中，在確定冷卻身部最終模型后，導(dǎo)出模型文件，導(dǎo)出精度不小于0.008mm，并將冷卻身部的模型文件導(dǎo)入增材制造輔助軟件。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光選區(qū)熔化成形方法，其特征在于，步驟(4)中，采用鎳基高溫合金作為成形材料時，激光選區(qū)熔化成形工藝參數(shù)為：激光功率250～290W，掃描速度900～1000mm/s，掃描間距0.08～0.12mm，相位角67°，掃描策略：對角線；實(shí)體支撐加工參數(shù)與身部相同；鎳基高溫合金粉末的粒度分布為D10為15～25μm，D50為25～35μm，D90為35～45μm，粉末的松裝密度為4.5～5.35g/cm³，50g粉的流動性≤30s。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光選區(qū)熔化成形方法，其特征在于，步驟(5)中，采用氬氣或氮?dú)庑纬伤龆栊詺夥?，要求成形過程中氛圍氧含量小于500ppm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光選區(qū)熔化成形方法，其特征在于，步驟(6)中，清粉方法包括采用壓縮空氣，配合振動平臺變角度、時間≥5h吹除冷卻身部外表面、內(nèi)腔及流道內(nèi)的粉末。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光選區(qū)熔化成形方法，其特征在于，步驟(7)中，去應(yīng)力熱處理制度為530～580℃保溫2～5h，充氣冷卻。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光選區(qū)熔化成形方法，其特征在于，步驟(8)中，所述切割去除基板及實(shí)體支撐的方式為：采用高速往復(fù)走絲電火花線切割，脈沖波形為矩形脈沖，脈沖寬度設(shè)定為20～45μs，脈沖間隔為150～200μs，電流為5～7A；去除基板和支撐后，對線切割面進(jìn)行打磨。