[發明專利]一種航空發動機旋流機匣激光選區熔化制造方法

在審

• 申請號: 202210970108.8
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115319113A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 趙海生;黃帥;孫兵兵;張學軍
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/47;B22F10/366;B22F10/64;B22F10/66;B33Y10/00;B33Y40/20
• 代理公司: 北京知匯林知識產權代理事務所(普通合伙) 11794
• 代理人: 楊華

一種航空發動機旋流機匣激光選區熔化制造方法，包括以下步驟：S1、選取合適的成形角度；S2、采用塊狀支撐與錐形支撐相結合的方式，對旋流機匣進行模型處理；S3、采用條帶式的掃描策略；S5、熱處理：在高真空度條件下，先采用870～930℃，保溫1小時，快冷，進行去應力熱處理；S6、表面處理：零件打印成形后，去除支撐部分，內流道及小葉片部位應采用磨粒流工藝進行表面處理。

技術領域

本發明涉及激光選區熔化成形制造領域，特別是涉及先進航空發動機旋流機匣激光選區熔化成形制備工藝。

背景技術

旋流機匣的性能關系到航空發動機渦輪盤和渦輪葉片的冷卻效果和用氣量，對于提高發動機渦輪進口溫度和推重比以及綜合性能都有著重要影響。隨著對先進航空發動機綜合性能要求的提高，對旋流機匣也提出了更高的要求，尺寸精度和復雜程度不可同日而語。

受制于傳統制造工藝水平，犧牲了機匣最優的結構設計，如葉型設計、壁厚選取、最小制殼空間限制了尺寸選取優化等，導致該機匣無法達到最優的氣動力學性能，影響了發動機推重比和綜合性能的提升。即便如此，傳統制造工藝仍存在諸多問題和缺陷，如幾何形狀不符合(圓度、壁厚、葉型偏差大)、表面粗糙度差、表面波紋、夾雜、疏松等。

隨著激光選區熔化成形制造技術的發展和工程應用，激光選區熔化成形將替代傳統鑄造工藝成為XX航空發動機旋流機匣制造的最優方案。如能采用大尺寸激光選區裝備完成機匣整體打印，則能解決傳統制造工藝和分段打印+拼焊的一系列技術難題，在基于增材制造的優化設計下，實現機匣的最優化設計，提升其氣動力學性能和綜合性能，對于提高發動機的推重比和綜合性能具有重要作用。

發明內容

本發明的目的是提供一種航空發動機旋流機匣激光選區熔化制造方法。

本發明通過如下技術方案實現上述目的：一種航空發動機旋流機匣激光選區熔化制造方法，包括以下步驟：

S1、選取合適的成形角度：旋流機匣應將小葉片一側靠近基板成形平面，應將底部增加3～5mm機加工余量，后期可機加工去除達到最終零件尺寸。打印成形后，線切割將零件與基板分離；

S2、添加支撐：采用塊狀支撐與錐形支撐相結合的方式，對旋流機匣進行模型處理；

S3、激光掃描策略設置：采用條帶式的掃描策略，采取優先燒結靠近出風口部位的逆風燒結方式；

S4、工藝參數設置：打印旋流機匣過程中，應用到幾項工藝指令，包括：實體填充工藝參數、上表皮工藝參數、下表皮工藝參數、輪廓工藝參數、尖角工藝參數及支撐的參數設置；

S5、熱處理：在高真空度條件下，先采用870～930℃，保溫1小時，快冷，進行去應力熱處理。線切割后零件與基板分離，進行熱等靜壓處理，再進行標準的固溶雙時效熱處理制度，氬氣快速冷卻；

S6、表面處理：零件打印成形后，去除支撐部分，支撐的殘余根部使用180目紅剛玉打磨頭簡單打磨后，選用0.1-0.3mm氧化鋯、陶瓷丸或石英砂進行360°全方位表面噴砂噴丸處理，表面粗糙度可達到Ra3.2，內流道及小葉片部位應采用磨粒流工藝進行表面處理。

進一步的，所述步驟S2中塊狀支撐每小格間距為0.5-1mm。

進一步的，所述步驟S2中錐形支撐直徑為0.5-1.5mm。

進一步的，所述步驟S3每燒結一層結束，再次鋪粉后整個條帶旋轉67°，最大程度減少不同層之間條帶重合次數。

進一步的，所述步驟S3在打印支撐部分時，應選用跳層設置，即支撐的打印層厚為零件層厚的2～3倍。