[发明专利]一种高强铝合金结构激光增材制造的工艺方法

说明书

一种高强铝合金结构激光增材制造的工艺方法，该方法选用粒径大小和化学成分符合要求的高强铝合金粉末，在激光选区熔化成形装备上将粉末烧结成形为零件，待装备舱内温度降低到室温后，将基板和零件一起取出，利用清粉机或人工将毛坯上附着的多余粉末清除干净，然后将基板与零件一起放进热处理炉中进行热处理，热处理完成后利用线切割将零件从基板上切下来，然后对零件进行清洗、去支撑、打磨抛光、喷砂等一系列处理，按照标准检验通过后达到高强铝合金制件要求。该方法能够实现仿生结构、拓扑优化结构等复杂零件的成形，能够使激光选区熔化成形的铝合金零件强度达到530MPa以上，为航天器复杂高强结构轻量化制造提供技术支持。

技术领域

本发明涉及航天器上高强铝合金结构激光增材制造的工艺方法，能够实现航天器高强度复杂铝合金结构的高效、低成本、短周期制造，突破了空间航天器轻量化复杂结构的高效制造技术。

背景技术

在本技术发明之前，受加工材料和制造方法的限制，抗拉强度530MPa以上的铝合金拓扑优化结构尚未在航天器上实现应用。我国嫦娥三号、载人飞船、货运飞船等飞行器，受传统制造工艺和增材制造原材料的影响，飞行器零件的轻量化结构不能实现突破性进展。本方法发明之前，航天器高强度铝合金结构是通过对铝合金锻件进行机械加工以及热处理来实现的，材料去除量大，产品的成品率极低，加工周期长，难以满足科研生产进度及质量要求，同时无法实现拓扑结构、仿生结构等复杂结构的制造。原有制造方法的缺点有：

(1)铝合金薄壁结构产品的材料去除量大，容易因结构变形导致产品关键尺寸超差，同时加工过程中需要进行热处理，多次装卡难以保证产品的位置度，废品率高，；

(2)加工周期长，研制进度无法满足现有航天器对新型产品结构性能快速验证的需求，导致研制周期过长；

(3)增材制造技术现有的铝合金材料仅能达到300MPa，无法满足航天上高强度结构产品的制造需求；

(4)传统减材制造的方式，为控制铝合金加工过程的温度，大量使用切削液，对环境污染大，工序多，过程控制风险大。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高强铝合金结构激光增材制造的工艺方法，能够满足高强度航天器结构的高精度、短周期、轻量化需求，从而实现航天器产品的极致轻量化制造，而且成形过程无化学方法，无环境污染，适用于高强度复杂结构的制造。本发明中的工艺和传统工艺对比表明，通过激光增材制造的高强度铝合金结构，产品研制周期大大缩短，成本极大降低，进一步提高了产品精度和可靠性。

本发明的技术方案是：一种高强铝合金结构激光增材制造的工艺方法，步骤如下：

步骤1：进行成形前准备工作；

步骤2：根据具体设备型号、零件结构特点设定激光选区熔化成形参数；

步骤3：清除零件表面清粉；

步骤4：将清粉后的零件进行热处理；

步骤5：通过线切割设备或其它切割设备将零件与基板进行分离；

步骤6：对毛坯表面进行清洗；

步骤7：去除辅助零件成形的支撑结构，仅留下所需的零件结构；

步骤8：将支撑去除过程中，在零件表面残留的结构进行打磨，并对支撑去除后的表面进行抛光；

步骤9：使用干喷砂工艺对零件表面进行吹砂处理，表面喷砂均匀，保证零件表面质量的一致性；

步骤10：检查零件表面质量。

所述步骤1的具体过程为：