【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热喷涂，特别涉及一种增材制造薄壁弱刚性零件的去应力方法。
技术介绍
1、增材制造具有低成本、短周期的独特优势，并且随着轻量化目标的逐步推进，增材制造已经成为航空航天领域不可或缺的新兴技术，但是增材制造类产品往往存在不可避免的残余应力。近年来增材产品的热喷涂需求不断提高，由于增材产品固有的较大残余应力，导致热喷涂受热后残余应力释放出现零件变形、尺寸超差的现象，且在薄壁弱刚性零件中更为严重，较大的残余应力导致薄壁弱刚性零件在热喷涂制备涂层的过程中发生变形，影响装配，进而阻碍了增材产品的应用。
2、但是，目前针对热喷涂易变形零件的控形措施主要是采用轴辊类型的工装设计，可以解决长轴状零件热喷涂后的弯曲现象，对于薄壁类零件，如蒙皮厚度≤1mm零件的热喷涂控形，并没有有效的方法。
3、因此，如何控制增材制造的薄壁弱刚性零件在热喷涂中的变形就成为一个要解决的技术问题。
技术实现思路
1、鉴于以上分析，本专利技术提出一种增材制造薄壁弱刚性零件的去应力方法，以解决具有较大残余应力的增材制造薄壁弱刚性零件在热喷涂制备涂层的过程中发生变形，影响装配的技术问题。
2、本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术提供了一种增材制造薄壁弱刚性零件的去应力方法，包括如下步骤：
4、步骤s1、对零件进行初始状态残余应力检测，并进行数据处理；
5、步骤s2、将零件装配在工装上施加预紧力，然后进行去应力退火；>
6、步骤s3、去应力退火后，将装配在工装上的零件振动时效去应力；
7、步骤s4、振动时效去应力后，零件进行第二次残余应力检测，并进行数据处理，然后计算残余应力变化率；若残余应力变化率不符合要求，则返回步骤s3。
8、进一步的，步骤s1和步骤s4中，残余应力检测采用x射线应力检测仪检测，在零件表面按照400～500mm2/个检测点进行残余应力检测点设定，在每个检测点检测0°、45°、90°三个方向上的正应力，规定顺零件长度的右侧方向为0°方向，顺零件宽度的上方方向为90°方向；
9、进一步的，步骤s1中，数据处理包括如下步骤：
10、步骤s1.1、根据各检测点三个方向上的正应力计算获得各检测点的主应力；
11、步骤s1.2、根据各检测点的主应力计算获得各检测点的等效应力；
12、步骤s1.3、取检测点中的最大等效应力和最小等效应力相减，得到初始状态残余应力极差δσm；取各检测点的等效应力，按照算术平均值的计算方法，获得初始状态整个零件表面的平均等效应力大小和方向。
13、进一步的，步骤s2中，去应力退火为将零件与工装一同放入箱式炉中在0.3tm以下保温2～4h进行去应力退火，tm为零件材料的熔点，保温结束后自然冷却至室温。
14、进一步的，退火完成后的残余应力满足：
15、
16、式中，σ退火后残余应力为零件退火后的残余应力，单位为mpa；σ退火前残余应力为零件吹砂后、退火前的残余应力，单位为mpa，退火前的残余应力σ退火后残余应力取值所述初始状态下整个零件表面的平均等效应力；e为自然常数，无量纲；δe为零件退火保温中的能量减去退火前的能量之差，单位为焦耳；k为玻尔兹曼常数，单位为焦耳每开；ta为退火保温温度，单位为开；σ压为所述预紧力转化来的零件受到的平均压应力，单位为mpa。
17、进一步的，步骤s3中，振动时效满足：σ动+σ退火后残余应力＜σ零件，其中σ动为振动过程施加的应力，单位为mpa；σ退火后残余应力为零件退火后、振动前的残余应力，单位为mpa；σ零件为零件材料的屈服强度，单位为mpa。
18、进一步的，步骤s3中，振动时效的工艺参数范围：振动加速度20～80mm/s2、频率覆盖面2500～5000r/min、试振参数频率间隔150～200r/min、主频最大加速度50～80mm/s2、激振点振动时间40～60min。
19、进一步的，步骤s4中，数据处理包括如下步骤：
20、步骤s4.1、根据各检测点三个方向上的正应力计算获得各检测点的主应力；
21、步骤s4.2、根据各检测点的主应力计算获得各检测点的等效应力；
22、步骤s4.3、取检测点中的最大等效应力和最小等效应力相减，得到去应力后的残余应力极差δσm去应力后；取各检测点的等效应力，按照算术平均值的计算方法，获得去应力后整个零件表面的平均等效应力σavg去应力后的大小和方向；
23、步骤s4.4、计算残余应力变化率，并判断残余应力变化率是否符合要求；若残余应力变化率不符合要求，则返回步骤s3。
24、进一步的，步骤s4.4中，残余应力变化率包括残余应力降低率和残余应力极差比较；
25、残余应力降低率计算公式为：η＝(σavg-σavg去应力后)/σavg，式中，η为残余应力降低率，单位为％；σavg为初始状态整个零件表面的平均等效应力的大小，单位为mpa；σavg去应力后为去应力后整个零件表面的平均等效应力的大小，单位为mpa。
26、进一步的，步骤s4.4中，残余应力变化率符合要求为残余应力降低率η＞40％，且去应力后残余应力极差δσm去应力后小于初始状态残余应力极差δσm。
27、与现有技术相比，本专利技术至少能实现以下技术效果之一：
28、(1)本专利技术通过对增材制造零件进行残余应力检测，从而根据检测结果制定出符合实际的、科学的去应力退火、振动时效去应力的技术方案。
29、(2)本专利技术通过调整退火温度和预紧力在合适的范围，使得工装预紧力和退火温度协同作用，从而达到零件去应力的目的。
30、(3)本专利技术通过制定零件喷涂前的残余应力指标，较大程度地降低了薄壁弱刚性零件在热喷涂制备涂层的过程中发生变形的几率，提高了零件经过等离子喷涂后的形面精度，避免装配阶差。
31、(4)本专利技术喷涂方案的最大变形量为±0.27mm，变形量高于±0.3mm的面积为0，远优于传统喷涂方案的最大变形量为±1.6mm，变形量高于±0.3mm的面积占总面积的比例为27～38％的技术指标。
32、本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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1.一种增材制造薄壁弱刚性零件的去应力方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1和步骤S4中，所述残余应力检测采用X射线应力检测仪检测，在零件表面按照400～500mm2/个检测点进行残余应力检测点设定，在每个检测点检测0°、45°、90°三个方向上的正应力，规定顺零件长度的右侧方向为0°方向，顺零件宽度的上方方向为90°方向。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述数据处理包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述去应力退火为将零件与工装一同放入箱式炉中在0.3Tm以下保温2～4h进行去应力退火，Tm为零件材料的熔点，保温结束后自然冷却至室温。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述退火完成后的残余应力满足：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述振动时效满足：σ动+σ退火后残余应力＜σ零件，其中σ动为振动过程施加的应力，单位为MPa；σ退火后残余应力为零件退火后、振动前的残
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述振动时效的工艺参数范围：振动加速度20～80mm/s2、频率覆盖面2500～5000r/min、试振参数频率间隔150～200r/min、主频最大加速度50～80mm/s2、激振点振动时间40～60min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述数据处理包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S4.4中，所述残余应力变化率包括残余应力降低率和残余应力极差比较；
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S4.4中，所述残余应力变化率符合要求为残余应力降低率η＞40％，且去应力后残余应力极差Δσm去应力后小于初始状态残余应力极差Δσm。
...【技术特征摘要】
1.一种增材制造薄壁弱刚性零件的去应力方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s1和步骤s4中，所述残余应力检测采用x射线应力检测仪检测，在零件表面按照400～500mm2/个检测点进行残余应力检测点设定，在每个检测点检测0°、45°、90°三个方向上的正应力，规定顺零件长度的右侧方向为0°方向，顺零件宽度的上方方向为90°方向。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述数据处理包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述去应力退火为将零件与工装一同放入箱式炉中在0.3tm以下保温2～4h进行去应力退火，tm为零件材料的熔点，保温结束后自然冷却至室温。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述退火完成后的残余应力满足：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述振动时效满足：σ动+σ...
【专利技术属性】
技术研发人员：许宝文，陈子琪，史浩伯，高鑫，昝焕文，田伟智，杨茗佳，胡锴，荣田，孔亚璇，
申请(专利权)人：北京星航机电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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