[發(fā)明專利]激光-電弧多槍協(xié)同增材制造飛機(jī)承力框的方法及產(chǎn)品

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011471667.1
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112658485B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李潤聲;張海鷗;王桂蘭;戴福生;張明波;王瑞;趙旭山
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/082;B23K26/70
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

1.一種激光-電弧多槍協(xié)同增材制造飛機(jī)承力框的方法，其特征在于，所述飛機(jī)承力框中的上表面和下表面上分布著多個加強(qiáng)筋和交叉結(jié)構(gòu)，該飛機(jī)承力框的制備方法包括下列步驟：

S1 對于飛機(jī)承力框的幾何模型，將其分割為三層，包括中間的板狀結(jié)構(gòu)和上下兩層加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，對于上下兩層的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，先將其進(jìn)行分區(qū)，然后對于每個區(qū)域中的加強(qiáng)筋和交叉結(jié)構(gòu)分別規(guī)劃其成形軌跡；

S2 選取成型基板作為中間的板狀結(jié)構(gòu)，采用夾具將所述基板固定，按照步驟S1中規(guī)劃的成形軌跡，采用多組激光-電弧協(xié)同復(fù)合増材制造的方式在所述基板的上表面和下表面上分區(qū)成形，以此在所述基板的上下表面獲得所述加強(qiáng)結(jié)構(gòu)；

S3 將步驟S2形成帶有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的基板以及固定該基板的夾具一同進(jìn)行固溶-時效熱處理，然后退火，拆除所述夾具，機(jī)加工，以此獲得所需的飛機(jī)承力框。

2.如權(quán)利要求1所述的一種激光-電弧多槍協(xié)同增材制造飛機(jī)承力框的方法，其特征在于，在步驟S1中，對于加強(qiáng)筋成形軌跡采用下列方式規(guī)劃，首先獲取該加強(qiáng)筋的中軸線，將該中軸線進(jìn)行等距偏移，以此獲得多條平行軌跡，該多條平行軌跡即為所需的成形軌跡。

3.如權(quán)利要求1所述的一種激光-電弧多槍協(xié)同增材制造飛機(jī)承力框的方法，其特征在于，在步驟S2中，對于交叉特征的成形軌跡按照下列方式規(guī)劃，在多條筋相交的交叉處，在其中一條筋A(yù)的末端規(guī)劃一端平行于其他筋的成形軌跡，作為筋A(yù)成形軌跡的延伸，以此實現(xiàn)交叉特征成形軌跡的規(guī)劃。

4.如權(quán)利要求1所述的一種激光-電弧多槍協(xié)同增材制造飛機(jī)承力框的方法，其特征在于，在步驟S2中，所述基板的材料為2219鋁合金，厚度為20 mm~50 mm，熱處理態(tài)為O態(tài)。

5.如權(quán)利要求1所述的一種激光-電弧多槍協(xié)同增材制造飛機(jī)承力框的方法，其特征在于，在步驟S2中，所述激光-電弧協(xié)同成形的過程中，焊槍與基板垂直，激光傾斜放置。

6.如權(quán)利要求5所述的一種激光-電弧多槍協(xié)同增材制造飛機(jī)承力框的方法，其特征在于，所述激光與成形平面夾角為40°~60°，功率為1 kW~3 kW，波長1080±5 nm，光斑長軸為6mm~10 mm，短軸為4 mm~6 mm，離焦量為150 mm~200 mm，光絲距為-2 mm~2 mm。

7.如權(quán)利要求1所述的一種激光-電弧多槍協(xié)同增材制造飛機(jī)承力框的方法，其特征在于，在步驟S2中，在激光-電弧協(xié)同成形的過程中，當(dāng)完成一個切片層的加工后，采用線激光進(jìn)行掃描提取該切片層的外輪廓，與其三維模型進(jìn)行比較，當(dāng)出現(xiàn)輪廓偏移時，對成形軌跡進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)出現(xiàn)凹陷或凸起時，進(jìn)行補(bǔ)焊或銑削。

8.如權(quán)利要求1所述的一種激光-電弧多槍協(xié)同增材制造飛機(jī)承力框的方法，其特征在于，在步驟S2中，在激光-電弧協(xié)同成形的過程中，采用紅外熱像儀進(jìn)行切片層層間溫度監(jiān)測，使得層間溫度控制在120 ℃~180 ℃。

9.一種權(quán)利要求1-8任一項所述激光-電弧多槍協(xié)同增材制造飛機(jī)承力框的方法制備獲得的產(chǎn)品。