一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法技术

本发明专利技术涉及一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，该方法包括以下步骤：(1)对激光选区熔化成形的钛合金阀体零件进行超声波清洗；(2)使用压缩空气对阀体零件内腔进行吹干和浮粉清理；(3)将弹丸装入阀体零件内部管道，封堵流道旁通孔；(4)将阀体零件固定在振动工作台上，利用弹丸的振动撞击对阀体零件内腔进行表面清理；(5)使用高压水流对阀体零件内腔进行冲洗。本发明专利技术采用机械振动的方式，通过对内腔表面的撞击，对熔焊在阀体零件内腔表面的粉末颗粒进行清理，同时提升撞击表面的抗疲劳强度。整个过程操作简单，可以实现各种机械加工、喷砂打磨等工艺无法处理的复杂内腔表面的清理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法
本专利技术涉及一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，属于金属增材制造的后处理领域。
技术介绍
含有复杂内腔结构的钛合金阀体零件需要在有限的空间内实现对不同介质流体的高压传输与有效调控，对内腔形状和性能指标都有较高的要求，是航空航天、核电军工等领域精密控制和动力单元的核心连接部件。现有的钛合金阀体零件制造工艺主要为铸造、模锻、机加+焊接，由于材料特性和工艺约束，阀体零件构型不得不采用内腔简单、形状规则的结构形式，同时存在加工工序多、原材料利用率低、工艺质量难以控制等缺陷。随着增材制造(AdditiveManufacturing,AM)技术的不断发展，基于激光热能选择性地熔化粉末床区域的增材制造技术——激光选区熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)成形技术为含有弯曲内流道等复杂内腔构型阀体零件的结构与功能一体化设计、制造提供了可能。然而，由于激光能量呈现中心能量高边缘能量低的高斯分布特点，导致成形零件表面粘连着大量未完全熔化的粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，其特征在于，步骤如下：/n(1)对激光选区熔化成形的钛合金阀体零件进行超声波清洗；/n(2)使用压缩空气对阀体零件内腔进行吹干和浮粉清理；/n(3)将弹丸装入阀体零件内腔，封堵流道旁通孔；/n(4)将阀体零件固定在振动工作台上，利用弹丸的振动撞击对阀体零件内腔进行表面清理，将弹丸取出；/n(5)使用高压水流对阀体零件内腔进行冲洗。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，其特征在于，步骤如下：
(1)对激光选区熔化成形的钛合金阀体零件进行超声波清洗；
(2)使用压缩空气对阀体零件内腔进行吹干和浮粉清理；
(3)将弹丸装入阀体零件内腔，封堵流道旁通孔；
(4)将阀体零件固定在振动工作台上，利用弹丸的振动撞击对阀体零件内腔进行表面清理，将弹丸取出；
(5)使用高压水流对阀体零件内腔进行冲洗。


2.根据权利要求1所述的一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，其特征在于，所述阀体零件内腔的流道为圆柱形，直径范围为5mm～50mm，内腔流道的壁厚大于1mm；阀体零件处于退火态。


3.根据权利要求1所述的一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，使用工业无水乙醇为清洗液，将清洗网架放置在距离超声波清洗设备的清洗槽底部10mm～50mm高度，清洗液应能将放置在清洗网架上的阀体零件完全淹没；设定超声波清洗设备的超声波功率为200W～600W，超声波频率为20kHz～50kHz，室温条件下清洗15min～30min。


4.根据权利要求3所述的一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，其特征在于，使用的清洗网架为金属丝直径为1mm～3mm编织而成，编织后最小单元为边长30mm～100mm的正方形网格，材质为不锈钢。


5.根据权利要求1所述的一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，其特征在于，所述步骤(2)中，压缩空气包括颗粒物、水和油，压缩空气中颗粒物直径应小于0.1mm，水含量压力露点不高于3℃，油含量浓度不超过0.01mg/m3，对阀体零件内腔进行吹干的压力为0.6MPa～0.9MPa。


6.根据权利要求1所述的一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，根据机械振动过程中单个弹丸对钛合金阀体零件内腔表面进行撞击时的受力计算公式：



式中：F为弹丸作用于内壁表面的冲击力；d为弹丸直径；A为振动工作台的垂直机械振动振幅；B为振动工作台的水平机械振动振幅；f1为振动工作台垂直振动频率；f2为振动工作台水平振动频率；g为重力加速度；为弹丸的抛止角；
选择直径为1mm～10mm的不锈钢钢珠作为弹丸装入阀体零件内腔，装填量为内腔容积的1/3～1/2，使用尼龙塞将所有流道旁通孔封堵严密。


7.根据权利要求1所述的一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，其特征在于，所述步骤(4)中，振动工作台水平放置，所述将阀体零件固定在振动工作台上，利用弹丸的振动撞击对阀体零件内腔进行表面清理的具体步骤包括：
以钛合金阀体零件在激光选区熔化成形过程中的材料堆积成形方向垂直于振动工作台平面，且成形方向向上，作为阀体零件的放置方向，将阀体零件固定在振动工作台上，设定振动工作台垂直振动频率为20Hz～80Hz，振动工作台垂直振幅范围为0mm～±5mm，振动工作台振动时长为30min～60min，对阀体零件内腔表面的金属颗粒进行垂直振动清理；
清理完成后，取下...

【专利技术属性】
技术研发人员：于永泽，何江涛，董蓉桦，王乐，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11