【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造，具体涉及一种薄壁多孔夹层冷却槽道结构激光选区熔化成形及多余物去除方法。
技术介绍
1、薄壁多孔夹层冷却槽道结构是涡轮发动机燃烧室在高温高压环境下正常服役的主要结构形式，火焰筒内筒前段、外筒前段位于发动机火焰筒头部位置，产品结构如附图1、2所示，是火焰筒环腔组成部分，轴向位于火焰筒主燃区，承受较高壁面温度，壁面最高温度在500℃～650℃范围内，内外层壳体壁厚均为1mm，夹层棱厚度为0.5mm，棱宽1.5mm，槽宽4.5mm，内、外筒前段周向分布主燃孔，通过其引射气流并参与主燃区燃烧；内、外筒前段周向均布夹层冷却槽，通过气对壁面进行冷却。
2、传统制造工艺无法直接整体成形多孔夹层冷却槽道，采用钣金+钎焊成形，焊缝数量多，加工工序长，存在焊接变形控制难度大、制造周期长等问题，不利于发动机的快速研制。采用激光选区熔化成形技术能够实现内筒前段、外筒前段的整体制造成形，成形质量及稳定性良好，同时可大大缩短制造周期。
3、激光选区熔化过程中实际熔道宽度和理论熔道尺寸存在误差，从而造成零件壁厚存在偏差，尤其对于薄壁零件影响更大，内、外筒前段壁厚要求1.0(+0.07/-0.07)，夹层通道宽度要求0.5(+0.05/-0.05)，尺寸精度较高，且夹层冷却槽道通畅性要求严格，夹层冷却槽道结构如附图3所示。若采用正常参数(铺粉层厚、激光功率、扫描速度、道间距)成形，产品壁厚将变大，无法满足壁厚尺寸精度要求，夹层间隙变小，甚至堵塞；需通过车加工、激光扩孔等手段保证产品端面及圆孔尺寸精度要求，夹层通道内
4、因此如何控制壁厚尺寸精度并高效去除槽道内多余物是薄壁多孔夹层冷却槽道结构激光选区熔化成形主要技术难题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种薄壁多孔夹层冷却槽道结构激光选区熔化成形及多余物去除方法，能够直接成型出满足尺寸精度的薄壁结构，避免了钎焊工艺焊接变形问题，同时通过夹层通道多余物去除工装，解决了夹层冷却通道内多余物去除难度大、周期长的难题。
2、一种冷却槽道结构激光选区熔化成形及多余物去除方法，该方法实现的步骤如下：
3、步骤一：将内筒前段和外筒前段的三维模型大端向上摆放；
4、步骤二：对三维模型外壁大端、内壁小端及主燃孔位置添加加工余量，对三维模型外壁小端添加锥形回转体实体支撑，并在添加余量及支撑后的三维模型小端底部添加清粉孔；
5、步骤三：对步骤二得到的带余量、支撑及清粉孔的三维模型进行成形工艺参数赋值，得到激光选区熔化成形程序包；
6、步骤四：按照步骤二得到的程序进行激光选区熔化成形，得到带基板的内筒前段、外筒前段结构件，并对其表面及夹层通道进行粉末清理；
7、步骤五：切割分离基板和结构件，结构件标记并清洁干净后进行固溶热处理；
8、步骤六：去除结构件端面余量及附属支撑；
9、步骤七：扩主燃孔并去除主燃孔多余余量；
10、步骤八：利用工装去除步骤六和步骤七产生在结构件夹层通道内多余物，得到满足要求的内、外筒前段产品。
11、进一步地，所述步骤三中，激光选区熔化成形工艺参数为：铺粉层厚0.04mm，激光功率230～300w，扫描速度900～1200mm/s，道间距0.09～0.11mm，光斑直径70～90μm，层间相位角67°，路径类型“z”字形。
12、进一步地，所述步骤五中固溶制度为：1175±10℃，保温1h，充氩气快冷。
13、进一步地，所述步骤八中的工装下端为扁长方体，上端宽度尺寸逐渐变小，工装顶部呈长方形、侧腰对称的梯形或六边形。
14、有益效果：
15、1、本专利技术采用激光选区熔化整体成形工艺制备薄壁多孔夹层冷却结构件，避免了钎焊工艺焊接变形问题，可靠性得到提升。
16、2、本专利技术采用整体成形方法，与传统钣金+焊接工艺相比，零件数量由2件减少至1件，减少了加工工序，生产周期从75缩短至30天，生产成本降低20％以上。
17、3、本专利技术设计了夹层通道多余物去除工装，得到适用于薄壁夹层冷却槽道结构多余物高效去除长径比，保证了夹层通道通畅性，解决了夹层冷却通道内多余物去除难度大、周期长的难题，去除周期由3天缩短至1天。
18、4、本专利技术的步骤三中激光选区熔化成形工艺参数为：铺粉层厚0.04mm，激光功率230～300w，扫描速度900～1200mm/s，道间距0.09～0.11mm，光斑直径70～90μm，层间相位角67°，路径类型“z”字形；一般光斑直径为80μm时，熔池宽度为150～200μm，通过优化激光选区熔化成形工艺参数-光斑补偿，得到不同壁厚、不同尺寸精度下光斑补偿数值，保证了薄壁构件壁厚尺寸精度，无需二次加工，大大缩短了生产周期并降低了生产成本，解决了薄壁夹层结构壁厚尺寸精度控制难度大的问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种冷却槽道结构激光选区熔化成形及多余物去除方法，其特征在于，该方法实现的步骤如下：
2.如权利要求1所述的冷却槽道结构激光选区熔化成形及多余物去除方法，其特征在于，所述步骤三中，激光选区熔化成形工艺参数为：铺粉层厚0.04mm，激光功率230～300W，扫描速度900～1200mm/s，道间距0.09～0.11mm，光斑直径70～90μm，层间相位角67°，路径类型“Z”字形。
3.如权利要求2所述的冷却槽道结构激光选区熔化成形及多余物去除方法，其特征在于，所述步骤五中固溶制度为：1175±10℃，保温1h，充氩气快冷。
4.如权利要求3所述的冷却槽道结构激光选区熔化成形及多余物去除方法，其特征在于，所述步骤八中的工装下端为扁长方体，上端宽度尺寸逐渐变小，工装顶部呈长方形、侧腰对称的梯形或六边形。
5.如权利要求1或2所述的冷却槽道结构激光选区熔化成形及多余物去除方法，其特征在于，所述步骤八中的工装下端为扁长方体，上端宽度尺寸逐渐变小，工装顶部呈长方形、侧腰对称的梯形或六边形。
【技术特征摘要】
1.一种冷却槽道结构激光选区熔化成形及多余物去除方法，其特征在于，该方法实现的步骤如下：
2.如权利要求1所述的冷却槽道结构激光选区熔化成形及多余物去除方法，其特征在于，所述步骤三中，激光选区熔化成形工艺参数为：铺粉层厚0.04mm，激光功率230～300w，扫描速度900～1200mm/s，道间距0.09～0.11mm，光斑直径70～90μm，层间相位角67°，路径类型“z”字形。
3.如权利要求2所述的冷却槽道结构激光选区熔化成形及多余物去...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛丽男，于一心，王亚军，周维天，李赛，王栋，
申请(专利权)人：北京动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。