[发明专利]激光-电弧多枪协同增材制造飞机承力框的方法及产品

权利要求书

1.一种激光-电弧多枪协同增材制造飞机承力框的方法，其特征在于，所述飞机承力框中的上表面和下表面上分布着多个加强筋和交叉结构，该飞机承力框的制备方法包括下列步骤：

S1 对于飞机承力框的几何模型，将其分割为三层，包括中间的板状结构和上下两层加强结构，对于上下两层的加强结构，先将其进行分区，然后对于每个区域中的加强筋和交叉结构分别规划其成形轨迹；

S2 选取成型基板作为中间的板状结构，采用夹具将所述基板固定，按照步骤S1中规划的成形轨迹，采用多组激光-电弧协同复合増材制造的方式在所述基板的上表面和下表面上分区成形，以此在所述基板的上下表面获得所述加强结构；

S3 将步骤S2形成带有加强结构的基板以及固定该基板的夹具一同进行固溶-时效热处理，然后退火，拆除所述夹具，机加工，以此获得所需的飞机承力框。

2.如权利要求1所述的一种激光-电弧多枪协同增材制造飞机承力框的方法，其特征在于，在步骤S1中，对于加强筋成形轨迹采用下列方式规划，首先获取该加强筋的中轴线，将该中轴线进行等距偏移，以此获得多条平行轨迹，该多条平行轨迹即为所需的成形轨迹。

3.如权利要求1所述的一种激光-电弧多枪协同增材制造飞机承力框的方法，其特征在于，在步骤S2中，对于交叉特征的成形轨迹按照下列方式规划，在多条筋相交的交叉处，在其中一条筋A的末端规划一端平行于其他筋的成形轨迹，作为筋A成形轨迹的延伸，以此实现交叉特征成形轨迹的规划。

4.如权利要求1所述的一种激光-电弧多枪协同增材制造飞机承力框的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述基板的材料为2219铝合金，厚度为20 mm~50 mm，热处理态为O态。

5.如权利要求1所述的一种激光-电弧多枪协同增材制造飞机承力框的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述激光-电弧协同成形的过程中，焊枪与基板垂直，激光倾斜放置。

6.如权利要求5所述的一种激光-电弧多枪协同增材制造飞机承力框的方法，其特征在于，所述激光与成形平面夹角为40°~60°，功率为1 kW~3 kW，波长1080±5 nm，光斑长轴为6mm~10 mm，短轴为4 mm~6 mm，离焦量为150 mm~200 mm，光丝距为-2 mm~2 mm。

7.如权利要求1所述的一种激光-电弧多枪协同增材制造飞机承力框的方法，其特征在于，在步骤S2中，在激光-电弧协同成形的过程中，当完成一个切片层的加工后，采用线激光进行扫描提取该切片层的外轮廓，与其三维模型进行比较，当出现轮廓偏移时，对成形轨迹进行调整，当出现凹陷或凸起时，进行补焊或铣削。

8.如权利要求1所述的一种激光-电弧多枪协同增材制造飞机承力框的方法，其特征在于，在步骤S2中，在激光-电弧协同成形的过程中，采用红外热像仪进行切片层层间温度监测，使得层间温度控制在120 ℃~180 ℃。

9.一种权利要求1-8任一项所述激光-电弧多枪协同增材制造飞机承力框的方法制备获得的产品。