[发明专利]修整通过增材制造制备的部件的表面

说明书

本发明公开了用于对通过增材制造制备的金属部件的表面进行修整的方法和装置。该方法包括：将部件41容纳在包括磨料颗粒48的流体43中；以及通过由超声变幅杆45将超声振动施加到流体中来生成压力波动，该压力波动在所述流体中产生声空化，从而通过空化气泡在所述表面上塌缩和因空化气泡塌缩而加速的磨料颗粒48撞击该表面的组合来从该部件的表面移除材料。

本公开涉及用于修整通过增材制造制成的金属部件的表面的装置、用于修整这种金属部件的表面的方法、具有使用该方法修整的表面的部件、以及包括这种部件的气体涡轮引擎。

背景技术

飞行器引擎诸如气体涡轮引擎的部件可通过增材制造来制备。在制造之后，此类部件的表面需要修整(例如，平滑和/或清洁)。一些部件具有内部通道，这使得更难以修整这些内部通道的表面。该修整涉及移除材料以便减小表面粗糙度。

CN203611072U公开了一种通过驱动磨料颗粒来抛光孔的设备。电泳辅助和超声加工被一起采用。在电泳的吸附作用下，磨料颗粒被紧密吸附至工具。其目的是通过磨料颗粒在溶液中相对于表面的移动来将工件抛光。

CN105773318A公开了一种用于聚合物3D打印产品的浸入式超声表面处理方法。

然而，针对产品表面的工业标准和要求已大大增加。上述常规修整技术未能在整个部件中获得足够高质量的表面光洁度。

本公开的目的是提供用于改善通过增材制造制备的金属部件的表面的修整的装置和方法。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了对通过增材制造制备的金属部件的表面进行修整的方法，该方法包括：将部件容纳在包括磨料颗粒的流体中；以及通过由超声变幅杆将超声振动施加到流体中来生成压力波动，该压力波动在流体中产生声空化，从而通过空化气泡在表面上塌缩和因空化气泡塌缩而加速的磨料颗粒撞击表面的组合来从部件表面移除材料。

可以由通过变幅杆的超声振动在流体中生成的超声波和由空化气泡塌缩生成的二次冲击波来使磨料颗粒加速。

变幅杆的输出功率密度可为至少10⁵W/m²。

该方法还可包括使容器中的流体再循环以便保持流体的均质性。

该方法还可包括将部件直接安装到超声变幅杆上，使得超声变幅杆引起部件在变幅杆振动的超声频率下振动。

磨料颗粒可具有小于100μm的平均尺寸。它们可具有锋利的边缘，从而在超声激发时充当空化成核位点。该磨料颗粒可具有角部，平均角部半径小于磨料颗粒的平均最大长度的20％。该角部可具有小于磨料颗粒的平均最大长度的10％的平均半径。

从中移除材料的部件的表面可以是部件的内部通道。

该方法还可包括将已修整部件装配在气体涡轮引擎中。该方法还可包括将包括已修整部件的气体涡轮引擎装配到飞行器上。

根据本公开的第二方面，提供了用于对通过增材制造制备的金属部件的表面进行修整的装置，该装置包括：容器，其用于将部件容纳在包括磨料颗粒的流体中；超声换能器，其被构造用于振动；和超声变幅杆，其被构造用于将振动从换能器传递到容器中的流体中以生成压力波动，该压力波动在流体中产生声空化，从而通过空化气泡在表面上塌缩和因空化气泡塌缩而加速的磨料颗粒撞击表面的组合来从部件表面移除材料。

可以由通过变幅杆的超声振动在流体中生成的超声波和由空化气泡塌缩生成的二次冲击波来使磨料颗粒加速。

该装置可被构造使得在使用中变幅杆的输出功率密度为至少10⁵W/m²。