[发明专利]一种飞机进气道防护栅激光选区熔化成形方法

说明书

本发明涉及一种飞机进气道防护栅激光选区熔化成形方法，具体步骤如下：对照飞机进气道防护栅二维图纸进行三维模型构建，并转化为STL文件格式；将STL格式模型导入到模型处理软件，对其结构进行分析；将支撑设计完成的模型进行分层切片。本发明采用激光选区熔化成形技术快速制造飞机进气道防护栅，一是经过激光选区熔化成形技术制造出的飞机进气道防护栅在室温拉伸强度、断后伸长率、冲击强度、高温拉伸强度、断后伸长率等方面上达到了航空用TC4钛合金锻件、铸件指标；二是克服了传统减材制造加工工序多，加工过程易变性、加工周期长、材料利用低、废品率高等缺点；三是形成了一套工艺流程，为钛合金多孔类飞机零件快速制造提供了有益借鉴。

技术领域

本发明涉及飞机进气道防护栅制造技术领域，具体为一种飞机进气道防护栅激光选区熔化成形方法。

背景技术

飞机进气道防护栅安装在发动机进气口，防止沙石等外来物吸入进气道损伤发动机，属于防护装置。防护栅在使用过程中，因受到高速气流作用以及沙石等外来物高速冲击，因此其结构具有特殊性。其结构如图1所示，在外形尺寸88mm×88mm的近正方形状上分布有500多个2.5mm×2.5mm的小网格，网格与网格之间的格框宽度仅为0.55mm。

飞机进气道防护栅由一定厚度的钛合金板材加工而成，采用传统机械加工减材方式制造。钛合金的导热系数较差，高温条件下易与刀具材料起反应且切削过程中易出现排屑不畅、粘接磨损等现象。由于防护栅特殊的多孔结构，需要采用电火花打孔，由于钛合金的导热系数低，电火花打孔过程中产生的热量难以迅速释放，导致加工区域温度急剧升高，钛合金在高温条件下易于碳、氧、氮等非金属元素反应，因此加工过程难度大。当前采用减材方法加工存在一定的缺点：一是加工难度大、依靠的工装多；二是加工过程易变形、废品率高，且成形材料利用率低，加工成本大；三是加工工序多，加工周期长。

中国专利CN201710708142.7(公开日为2017年12月1日)公开了一种TC4钛合金激光选区熔化增材制造工艺，该方法包括：A)制备TC4粉末；对成型部件进行切片、扫描处理；B)在基板上铺设TC4粉末，采用激光选区熔化工艺打印成型得到构件；C)将所述构件进行退火处理；D)对所述退火后的构件进行固溶处理，得到最终成形构件。该工艺的缺点是只是理论分析了TC4钛合金激光选区熔化成形工艺，未针对飞机进气道防护栅类多孔钛合金结构进行详细分析，未给出特定的工艺流程和具体的操作方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种飞机进气道防护栅激光选区熔化成形方法，针对飞机进气道防护栅钛合金多孔结构，采用激光选区熔化成形技术快速制造，达到缩短加工周期、增大材料利用率、降低成本的目的。并总结归纳出适用于飞机进气道防护栅的快速制造工艺流程。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种飞机进气道防护栅激光选区熔化成形方法，具体步骤如下：

(一)对照飞机进气道防护栅二维图纸进行三维模型构建，并转化为STL文件格式；

(二)将STL格式模型导入到模型处理软件，对其结构进行分析，将模型底面整体延伸2mm，由基板直接生长成自支撑结构；

(三)将支撑设计完成的模型进行分层切片，生成扫描路径；

(四)原材料准备：包括选用TC4钛合金粉末，按重量百分比组成成分如下：

Al5.5％～6.5％、V3.75％～4.25％、Fe≤0.3％、Si≤0.12％、C≤0.1％、O≤0.13％、N≤0.03％、H≤0.0125％；

(五)工作腔准备：包括缸体、腔壁、振镜保护镜、刮刀、基板，预热基板至170℃；

(六)采用激光选区熔化成形技术对飞机进气道防护栅和TC4钛合金试样进行打印成形；