航空发动机燃烧室多种材料激光增材制造方法技术

一种航空发动机燃烧室多种材料激光增材制造方法

【技术实现步骤摘要】
航空发动机燃烧室多种材料激光增材制造方法


[0001]本专利技术属于激光金属增材制造
，具体涉及一种航空发动机燃烧室多种材料激光增材制造方法
。

技术介绍

[0002]增材制造技术能够成型腔体等复杂结构零件，其中激光增材制造作为一种可靠的金属增材工艺，以其成形产品的高致密性
、
高精度
、
高稳定性而在众多金属增材技术中脱颖而出
。
[0003]航空发动机燃烧室作为一种需要长时间工作于高温高压环境的腔体元件，其在制造过程中尽可能一体成型一直是航空制造业追求的目标，因此激光金属增材制造技术无疑是制造航空发动机燃烧室的最理想方法之一
。
[0004]燃烧室由多种材料构成，不同材料发挥不同的作用，但目前采用的方法是用单一材料制造零件，然后进行装配，形成完整的燃烧室，缺点是质量较大且性能存在局限
。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种航空发动机燃烧室多种材料激光增材制造方法
。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供的航空发动机燃烧室多种材料激光增材制造方法包括按顺序进行的下列步骤：
[0007]1)
构建航空发动机燃烧室多种材料激光增材制造系统，其包括激光金属增材制造设备搭载平台
、
光纤激光器
、
多通路同轴激光送粉头
、
计算机编程控制台
、
多联装送粉器和激光加工头；其中，激光加工头设置在激光金属增材制造设备搭载平台上方；多通路同轴激光送粉头安装在激光加工头的下端，并且激光加工头上的出光口位于多通路同轴激光送粉头的中心处，多通路同轴激光送粉头上设有多个均布围绕在激光加工头上出光口的周围
、
并聚焦于下方中心一点的出粉孔；光纤激光器通过光纤与激光加工头相连接；多联装送粉器上设有多个用于盛放不同金属粉末的送粉罐，每个送粉罐的出粉管路被分成多路支管，不同出粉管路的所有支管交错连接在多通路同轴激光送粉头上的多个出粉孔上；计算机编程控制台分别与激光金属增材制造设备搭载平台
、
光纤激光器和多联装送粉器电连接；
[0008]2)
将多种金属粉末分别装入多联装送粉器的多个送粉罐中；
[0009]3)
在计算机编程控制台上建立航空发动机燃烧室制造模型，设定航空发动机燃烧室各个部位所用的金属材料
、
每种金属材料适宜的激光功率参数
、
多联装送粉器上多个送粉罐的出粉顺序
、
激光金属增材制造设备搭载平台的运动方向及进给速率；
[0010]4)
在计算机编程控制台的控制下，使激光金属增材制造设备搭载平台按设定的运动方向及进给速率动作，同时利用光纤激光器通过激光加工头上的出光口向外发射具有设定功率参数的激光束，使多联装送粉器上多个送粉罐按设定的出粉顺序通过多通路同轴激光送粉头上的相应出粉孔向外输送不同的金属粉末，切换金属粉末时同步切换激光功率参
数；在多通路同轴激光送粉头的下方某一点，金属粉末将与激光束交汇，金属粉末熔融后将逐层堆积在激光金属增材制造设备搭载平台上，并且不同金属材料间相互冶金结合，由此利用激光增材方法制成航空发动机燃烧室；
[0011]5)
从激光金属增材制造设备搭载平台上取出上述航空发动机燃烧室，再进行后处理
。
[0012]所述激光金属增材制造设备搭载平台采用机床或工业机器人
。
[0013]本专利技术具有如下优点：
[0014](1)
将不同金属材料的激光增材制造过程通过硬件与软件的配合集成到了一起
。
[0015](2)
可以制造不同金属材料相互冶金结合的复合结构，以满足航空发动机燃烧室制造对多种材料的需求
。
[0016](3)
独立的送粉罐及出粉管路可以保证多种金属粉末熔融堆积后的纯度，尽可能避免不同材料互相掺杂污染，保持了金属材料与合金原本的性质
。
[0017](4)
由多种金属材料结合而成的航空发动机燃烧室有望在提升航空发动机燃烧室性能
、
降低其结构重量方面取得优势
。
附图说明
[0018]图1为本专利技术提供的航空发动机燃烧室多种材料激光增材制造方法中采用的多联装送粉器送粉过程示意图
。
[0019]图2为本专利技术提供的航空发动机燃烧室多种材料激光增材制造方法中采用的系统示意图
。
[0020]图
3(a)、(b)、(c)
分别为本专利技术实施例提供的六通路同轴激光送粉头主
、
左和后视图
。
[0021]图4为本专利技术实施例提供的两种粉末送粉管连接到六通路同轴激光送粉头上的方法示意图
。
具体实施方式
[0022]下面对本专利技术的实施方式通过附图和具体实例进行进一步阐释
。
[0023]实施例
[0024]如图1至图4所示，本实施例提供的航空发动机燃烧室多种材料激光增材制造方法包括按顺序进行的下列步骤：
[0025]1)
构建航空发动机燃烧室多种材料激光增材制造系统，其包括激光金属增材制造设备搭载平台
1、
光纤激光器
2、
多通路同轴激光送粉头
3、
计算机编程控制台
4、
多联装送粉器5和激光加工头7；其中激光金属增材制造设备搭载平台1采用
XYZ
三轴运动平台；多通路同轴激光送粉头3采用六通路同轴激光送粉头；多联装送粉器5采用二联装送粉器；激光加工头7设置在
XYZ
三轴运动平台上方；六通路同轴激光送粉头安装在激光加工头7的下端，并且激光加工头7上的出光口8位于六通路同轴激光送粉头的中心处，六通路同轴激光送粉头上设有六个均布围绕在激光加工头7上出光口8的周围
、
并聚焦于下方中心一点的出粉孔9；光纤激光器2通过光纤与激光加工头7相连接；二联装送粉器上设有两个用于盛放不同金属粉末的送粉罐6，每个送粉罐6的出粉管路被分成三路支管，每条出粉管路的三路支管交错
连接在六通路同轴激光送粉头上的六个出粉孔9上；计算机编程控制台4分别与
XYZ
三轴运动平台
、
光纤激光器2和二联装送粉器电连接；
[0026]2)
将两种
N i
基高温合金金属粉末
A、B
分别装入二联装送粉器的两个送粉罐6中；
[0027]3)
在计算机编程控制台4上建立航空发动机燃烧室制造模型，设定航空发动机燃烧室各个部位所用的金属材料
、
每种金属材料适宜的激光功率参数
、
二联装送粉器上两个送粉罐6的出粉顺序
、XYZ
三轴运动平台的运动方向及进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种航空发动机燃烧室多种材料激光增材制造方法，其特征在于：所述方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)
构建航空发动机燃烧室多种材料激光增材制造系统，其包括激光金属增材制造设备搭载平台
(1)、
光纤激光器
(2)、
多通路同轴激光送粉头
(3)、
计算机编程控制台
(4)、
多联装送粉器
(5)
和激光加工头
(7)
；其中，激光加工头
(7)
设置在激光金属增材制造设备搭载平台
(1)
上方；多通路同轴激光送粉头
(3)
安装在激光加工头
(7)
的下端，并且激光加工头
(7)
上的出光口
(8)
位于多通路同轴激光送粉头
(3)
的中心处，多通路同轴激光送粉头
(3)
上设有多个均布围绕在激光加工头
(7)
上出光口
(8)
的周围
、
并聚焦于下方中心一点的出粉孔
(9)
；光纤激光器
(2)
通过光纤与激光加工头
(7)
相连接；多联装送粉器
(5)
上设有多个用于盛放不同金属粉末的送粉罐
(6)
，每个送粉罐
(6)
的出粉管路被分成多路支管，不同出粉管路的所有支管交错连接在多通路同轴激光送粉头
(3)
上的多个出粉孔
(9)
上；计算机编程控制台
(4)
分别与激光金属增材制造设备搭载平台
(1)、
光纤激光器
(2)
和多联装送粉器
(5)
电连接；
2)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，吴竞泽，罗泽宇，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：