一种铺粉3D打印机匣的焊接方法及一种发动机机匣技术

本发明专利技术公开一种铺粉3D打印机匣的焊接方法及一种发动机机匣，该焊接方法为对待焊接的铺粉3D打印机匣的零件进行热等静压处理；对完成热等静压的零件进行电子束焊接；对完成电子束焊接的机匣再次进行热等静压处理，完成铺粉3D打印机匣的焊接。该焊接方法在电子束焊接之前采用热等静压处理，消除了3D打印件基体本身的疏松缺陷，使基体更致密，有利于后续焊接焊缝质量提升，同时在电子束焊接之后再次采用热等静压处理，有效消除电子束焊缝内部的疏松、裂纹等缺陷，使焊缝更致密，该焊接处理方法能够有效控制铺粉3D打印件电子束焊缝中的微裂纹，确保了零件的使用安全性。确保了零件的使用安全性。确保了零件的使用安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种铺粉3D打印机匣的焊接方法及一种发动机机匣


[0001]本专利技术属于航空发动机3D打印机匣焊接领域，涉及一种铺粉3D打印机匣的焊接方法及一种发动机机匣。

技术介绍

[0002]某型机匣材料为GH4169，外廓尺寸相对较大(1140mm)，最小壁厚只有2mm，由于零件具有尺寸大、壁薄、异型等特点，采用铺粉3D打印成型技术，即激光精密成形技术(SLM)，逐层熔覆的增材制造方式，打印扇形段机匣后，再通过电子束焊接工艺将多段扇形段机匣焊接成一体的工艺。焊接后，零件进行X光检测、荧光检测和金相检查，以确保零件的质量。在检测过程中发现X光检测、荧光检测均合格，但在进行金相检查时，切开焊缝，采用100倍放大镜检测，发现在焊缝上有长约70μm
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100μm的微观裂纹，如图1所示。这种规格的微裂纹通过X光检测是无法辨识的。发动机工作过程中需面临高温、高压的恶劣工作环境，焊缝内部的微裂纹可能会成为疲劳源，进一步扩展造成焊缝开裂，从而降低零件的使用安全性能。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种铺粉3D打印机匣的焊接方法及一种发动机机匣，从而有效控制电子束焊接中产生的微裂纹，提高了零件的使用安全性。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0005]一种铺粉3D打印机匣的焊接方法，包括以下步骤：
[0006]S1：对待焊接的铺粉3D打印机匣的零件进行热等静压处理；
[0007]S2：对步骤S1中完成热等静压的零件进行电子束焊接；
[0008]S3：对步骤S2中完成电子束焊接的机匣再次进行热等静压处理，完成铺粉3D打印机匣的焊接。
[0009]优选的，所述步骤S1中热等静压的温度大于1100℃，保温时间2h。
[0010]优选的，所述步骤S1中热等静压的压力为160MPa。
[0011]优选的，所述电子束焊接之前，采用逐层熔覆的增材制造方式，打印出若干段扇形机匣，所述若干段扇形机匣上均设置有凸耳，在进行电子束焊接时，所述若干段扇形机匣通过所述凸耳进行连接。
[0012]优选的，所述步骤S3中热等静压的温度大于1100℃，保温时间2h。
[0013]优选的，所述步骤S3中压力为160MPa。
[0014]优选的，在完成步骤S2以及S3后均包括对得到的零件进行质量检测。
[0015]优选的，所述质量检测的项目依次包括X光检测、荧光检测以及金相检测。
[0016]优选的，所述金相检测的过程具体为采用至少100倍的放大镜对电子束焊缝进行检查，观察焊缝中是否存在裂纹。
[0017]一种发动机机匣，通过上述的方法制得。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0019]一种铺粉3D打印机匣的焊接方法，在电子束焊接之前采用热等静压处理，消除了3D打印件基体本身的疏松缺陷，使基体更致密，有利于后续焊接焊缝质量提升，同时在电子束焊接之后再次采用热等静压处理，有效消除电子束焊缝内部的疏松、裂纹等缺陷，使焊缝更致密，该焊接处理方法能够有效控制铺粉3D打印件电子束焊缝中的微裂纹，确保了零件的使用安全性。
[0020]进一步的，电子束焊接之前的热等静压的温度大于1100℃，由于零件采用激光3D打印，微量强化元素析出到晶界较多，如果热等静压温度较低，晶界微量元素融入晶粒量太少，零件较脆，会影响产品质量。该温度可以优选1165℃～1185℃，该温度比固溶温度高出约200℃，可有效消除3D打印件基体本身的疏松缺陷，使基体更致密，有利于后续焊接焊缝质量提升。
[0021]进一步的，在进行电子束焊接时，若干段扇形机匣通过凸耳进行连接，该连接方式可以使在不使用专用工装的前提下，实现焊接前的装配定位，操作便捷。
[0022]进一步的，电子束焊接之后的热等静压的温度大于1100℃，由于零件采用激光3D打印，微量强化元素析出到晶界较多，如果热等静压温度较低，晶界微量元素融入晶粒量太少，零件较脆，会影响产品质量。该温度可以优选1165℃～1185℃，该温度比固溶温度高出约200℃，可有效消除电子束焊缝内部的疏松、裂纹等缺陷，使焊缝更致密。
[0023]进一步的，在完成步骤S2以及S3后均包括对得到的零件进行质量检测有效确保了零件的使用安全性。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]图1为通过现有焊接技术焊接后试板的金相图；
[0026]图2为本专利技术中一种铺粉3D打印机匣的焊接方法的流程示意图；
[0027]图3为圆转方机匣结构示意图；
[0028]图4为圆转方分段焊接焊缝分布示意图；
[0029]图5为采用本专利技术的焊接工艺方法焊接后的试板金相图。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0031]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0033]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0034]此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0035]在本专利技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铺粉3D打印机匣的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对待焊接的铺粉3D打印机匣的零件进行热等静压处理；S2：对步骤S1中完成热等静压的零件进行电子束焊接；S3：对步骤S2中完成电子束焊接的机匣再次进行热等静压处理，完成铺粉3D打印机匣的焊接。2.根据权利要求1所述的一种铺粉3D打印机匣的焊接方法，其特征在于，所述步骤S1中热等静压的温度大于1100℃，保温时间2h。3.根据权利要求1所述的一种铺粉3D打印机匣的焊接方法，其特征在于，所述步骤S1中热等静压的压力为160MPa。4.根据权利要求1所述的一种铺粉3D打印机匣的焊接方法，其特征在于，所述电子束焊接之前，采用逐层熔覆的增材制造方式，打印出若干段扇形机匣，所述若干段扇形机匣上均设置有凸耳，在进行电子束焊接时，所述若干段扇形机匣通过所述凸耳进行连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈燕，党文哲，彭颖，乔振华，周卫涛，李新孝，司飞迟，陈伟，
申请(专利权)人：中国航发动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：