双材料叶片制造方法、挤出吸附一体机以及双材料叶片技术

本发明专利技术提供了一种双材料叶片制造方法、挤出吸附一体机以及双材料叶片。该方法包括如下步骤：铺设成分为第一材料的料层；吸头吸走料层预设区域上的第一材料；挤出机向预设区域上挤出第二材料；设定熔融区域，对熔融区域的第一材料和/或第二材料进行熔融固化。由此，实现了在同一料层上放置两种不同材料的料粉，解决了现有技术只能在同一料层上进行单材料铺料的缺陷。的缺陷。的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
双材料叶片制造方法、挤出吸附一体机以及双材料叶片


[0001]本专利技术涉及航空发动机
，尤其涉及一种双材料叶片制造方法、挤出吸附一体机以及双材料叶片。

技术介绍

[0002]航空发动机的减重瘦身对其性能的提升有重要的作用，一般来说通过结构轻量化设计来实现，即在保证结构强度和安全性的前提下，尽可能降低其总重量。另一个实施途径为材料轻量化设计，如采用复合材料和轻质材料制造风扇叶片，风扇段质量占总质量的30％～35％，风扇叶片每减重1kg，风扇机匣和传动系统也相应减少1kg，同时发动机结构和飞机的机翼/机身结构也分别减重0.5kg。但由于树脂基复合材料或者铝基等轻质材料本身抗冲击性能较差，风扇叶片在鸟体高速冲击下，叶片前缘会产生很大变形，远远超出轻质材料能承受的变形范围。目前航空发动机公司的均采用金属加强边进行保护，以提高叶片的抗鸟撞能力。
[0003]为了将树脂基复合材料或者铝基等轻质材料与金属加强边结合在一起，目前均采用胶接形式进行连接。由于目前的胶结强度最大不超过40MPa，且胶结工艺对材料的型面配合等要求较高。因此发动机叶片的胶结区域是叶片结构的薄弱环节，会在粘接面产生胶结不完整，局部胶联失效等现象。
[0004]金属增材制造(3D打印)技术是从20世纪90年代发展起来的一项先进制造技术，通过对结构的CAD模型进行切片分层处理，数控系统控制工作台按照分层软件给定的路径进行扫描，通过大功率激光融化金属粉末并层层叠加，能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密近净成形。尤其激光选区熔化(SLM)技术采用精细聚焦光斑快速熔化预置的金属粉末，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件，致密度可达到近乎100％，尺寸精度和表面粗糙度均较好，是一种极具发展前景的增材制造技术，在航空航天、医疗、汽车、模具等领域具有广泛应用前景。通过增材制造技术，定制制造装备和工艺流程，可以将不同的材料进行最合适的设计，应用于最适当的场合。
[0005]由此，现有通过SLM技术实现多材料一体化制造成型的方案，但现有方案是通过在不同的层铺设不同的料粉实现多材料3D打印的。不能实现在同一层铺设不同料粉，难以适应复杂结构的多材料增材制造成型。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术无法在同一层上实现不同材料的增材制造的缺陷，提供一种双材料叶片制造方法、挤出吸附一体机以及双材料叶片。
[0007]本专利技术通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0008]一种双材料叶片制造方法，包括如下步骤：
[0009]S10：铺设成分为第一材料的料层；
[0010]S20：吸头吸走料层预设区域上的第一材料；
[0011]S30：挤出机向预设区域上挤出第二材料；
[0012]S40：设定熔融区域，对熔融区域的第一材料和/或第二材料进行熔融固化。
[0013]由此，实现了在同一料层上放置两种不同材料的料粉，解决了现有技术只能在同一料层上进行单材料铺料的缺陷。
[0014]优选的，步骤S40包括：
[0015]定义熔融区域与预设区域的重叠区域为第二材料区域，熔融区域与预设区域的非重叠区域为第一材料区域；
[0016]激光以第一功率熔融第一材料区域，以第二功率熔融第二材料区域，以第三功率熔融第一材料区域和第二材料区域的交界区域。
[0017]采用不同的扫描策略对不同材料进行扫描熔融，再用合适的功率对二者交界区域进行扫描熔融，实现融合区域的重熔，可达到组织控制的目的，保证组织的致密度。
[0018]优选的，步骤S40还包括：在熔融固化前，通过激光对第一材料区域和第二材料区域中熔点较高的一处进行扫描预热。由此，可对熔点较高的区域进行预热，以进一步提高组织的致密度。
[0019]优选的，在步骤S40前包括:
[0020]S31:使刮刀刮过料层表面，使第一材料和第二材料齐平；
[0021]由此，可避免因料层表面不平整导致的各部位受热不均。避免零件表面粗糙、组织内部留有气孔等问题的出现。
[0022]优选的，步骤S20包括：使吸头的运行路径覆盖但不超出预设区域。由此，能够精准的将预设区域上的第一材料移除。
[0023]优选的，步骤S30包括：使挤出机的运行路径覆盖但不超出预设区域。由此，能够精准的将第二材料铺设在该预设区域上。
[0024]一种挤出吸附一体机，适用于上述的双材料叶片制造方法，包括吸筒和置于吸筒内的挤出装置，挤出装置与吸筒间存在间隙，吸筒的进口和挤出装置的出口位于同一处。由此，使结构更为紧凑，挤出/吸附操作的执行更为简洁方便，不易出现动作冲突的问题。
[0025]优选的，挤出装置的出口和吸筒的进口同心布置。由此，第二物料的下放区域和第一物料的移除区域彼此重合，在挤出吸附一体机在将物料移除后，可直接沿原路径返回进行物料下放操作，无需重新设置路径，使挤出/吸附操作执行起来更为方便。
[0026]优选的，挤出装置为螺杆挤出装置。
[0027]一种双材料叶片，其由上述的双材料叶片制造方法制成，双材料叶片具有同时包含第一材料和第二材料的水平截面。
[0028]本专利技术的积极进步效果在于：
[0029]实现了在同一料层上放置两种不同材料的料粉，解决了现有技术只能在同一料层上进行单材料铺料，难以适应复杂结构的多材料增材制造成型的缺陷；
[0030]吸附机构和挤出结构一体化设置，使结构更为紧凑，机构动作执行自由度更高，不易出现多机构间动作冲突的问题。
附图说明
[0031]图1为本专利技术一实施例的双材料叶片制造方法的流程框图；
[0032]图2为本专利技术一实施例的双材料叶片制造方法的流程示意图；
[0033]图3为本专利技术一实施例的双材料叶片制造方法的流程示意图；
[0034]图4为本专利技术一实施例的双材料叶片制造方法的流程示意图；
[0035]图5为本专利技术一实施例的挤出吸附一体机的示意图；
[0036]图6为本专利技术一实施例的双铺粉装置与激光选区熔化设备示意图；
[0037]附图标记说明:
[0038]料层100
[0039]预设区域110
[0040]熔融区域120
[0041]第一材料200
[0042]第二材料300
[0043]挤出吸附一体机400
[0044]挤出装置410
[0045]吸筒420
[0046]粉末收纳盒430
[0047]刮刀500
[0048]激光600
具体实施方式
[0049]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在的实施例范围之中。
[0050]如图1所示，一种双材料叶片制造方法，其通过如图6所示的双铺粉装置与激光选区熔化设备实现，具体包括如下步骤：
[0051]打印区面板下降一个层厚的高度，由此在打印区面板位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双材料叶片制造方法，其特征在于，包括如下步骤：S10：铺设成分为第一材料的料层；S20：吸头吸走所述料层预设区域上的第一材料；S30：挤出机向所述预设区域上挤出第二材料；S40：设定熔融区域，对所述熔融区域的第一材料和/或第二材料进行熔融固化。2.如权利要求1所述的双材料叶片制造方法，其特征在于，步骤S40包括：定义所述熔融区域与所述预设区域的重叠区域为第二材料区域，所述熔融区域与所述预设区域的非重叠区域为第一材料区域；激光以第一功率熔融所述第一材料区域，以第二功率熔融所述第二材料区域，以第三功率熔融所述第一材料区域和第二材料区域的交界区域。3.如权利要求2所述的双材料叶片制造方法，其特征在于，步骤S40还包括：在熔融固化前，对第一材料区域和第二材料区域中熔点较高的一处进行扫描预热。4.如权利要求1所述的双材料叶片制造方法，其特征在于：在步骤S40前包括:S31:刮刀刮过所述料层表面，使所述第一材...

【专利技术属性】
技术研发人员：李颖，柴象海，龚煦，尚进，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：