[发明专利]一种300M超高强钢飞机起落架的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光成形技术和超高强钢材料，特别提供了300M超高强钢飞机起落架的制造方法。

背景技术

300M钢(40CrNi2Si2MoVA)是一种低合金超高强度钢，具有超高强度、优良的横向塑性、断裂韧度、抗疲劳性能和抗应力腐蚀性能，是现代飞机起落架结构的优先选用材料。由于300M钢不推荐焊接，故多采用整体制件方式。其原材料主要有棒材、板材、丝材、管材、锻件等。

300M钢整体起落架可以避免焊接可能产生的工艺缺陷和材料缺陷，有利于提高起落架的疲劳寿命。

但是，300M整体起落架包容面积大、形状复杂，下料重1吨以上，需要大规格直径棒材(500)，锻造难度大，容易产生低倍粗晶；同时，需要解决整体起落架深孔加工和热处理后磨削技术问题。这些因素最终导致起落架的制造成本成倍增加。

因此，300M整体锻件起落架的锻造和深孔加工技术难度与高额制造成本是其面临的主要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用激光成形技术制造300M超高强钢飞机起落架的方法，通过该方法所制造的起落架零件，其结构性能与锻件相当，制造难度显著降低，制造成本降低2/3，制造周期减少一半以上。

本发明提供了一种300M超高强钢飞机起落架的制造方法，采用真空非接触等离子熔化，将300M超高强钢的板材、棒材或锻件机械加工后的细棒氩气雾化制成粉末，以粉末雾化态真空罐装供应，其中粉末70％为球形粉末，需筛分和干燥，粒度为100～300目；利用激光成形技术，按照起落架外筒、活塞杆等零件三维数模，将300M超高强钢粉末逐层熔化沉积，直至堆积成所设计的零件毛坯，最后通过常规的数控机械加工即可制成300M钢整体起落架。其中激光成形技术的主要工艺参数为：

激光束功率：3.0～10kW，优选8.5～10kW

激光束斑直径：3～6mm，优选4～5mm

扫描速度：5～10mm/min，优选6～8mm/min

粉末流量范围：10～30g/min，优选18～22g/min

单层沉积厚度：不高于0.8mm，优选0.5～0.6mm。

本发明提供的300M超高强钢飞机起落架的制造方法，该制造方法除适合300M超高强钢外，还包括适合于激光快速成形的其它超高强钢起落架，如Aermet100钢制造起落架。

本发明首次创造性地利用激光熔化沉积(激光快速成形)技术，实现了300M钢整体起落架制造，而且不需要锻造，对原材料规格无特殊要求，深孔机械切削量大幅度减少，零件的组织、成分、性能与锻件所制成的零件相当，制造成本大幅度降低，制造难度、制造成本、制造周期等方面均具有显著优势。

具体实施方式

实施例1

将300M原材料加工成截面约15×15mm的棒材，长度1000mm，按照激光成形制造技术要求，采用真空非接触等离子熔化——氩气雾化技术制备粉末，以粉末雾化态真空罐装供应。粉末70％为球形粉末，经筛分和干燥，粒度需根据零件与工艺确定，一般为100～300目；利用激光熔化沉积设备和工艺，按照零件三维数模进行零件近终成形。

300M钢粉末成分百分比为Si1.57、Cr0.87、Mn0.67、Fe94.66、Ni1.76，Mo0.35，V0.11；采用CO₂激光器，输出功率为8500W，光斑直径为4mm，焦距500mm，扫描速度：6mm/min，粉末流量：18g/min，单层沉积厚度：0.5mm，用氩气吹扫保护。

表1  300M钢激光成形外筒件室温拉伸性能