[发明专利]整流罩零件及激光选区熔化成形薄壁整流罩零件的方法

说明书

本发明涉及整流罩零件制备技术领域，提供了一种整流罩零件及激光选区熔化成形薄壁整流罩零件的方法，所述方法包括：对整流罩零件进行数据建模；通过工艺仿真获得整流罩零件的残余应力场和位移场，对位移和应力超过一定值的区域添加支撑结构；切片处理，得到二维截面数据信息；逐层对零件的二维截面进行扫描，完成整流罩零件的激光选区熔化成形制造；热处理；去除支撑和表面处理后得到成品。本发明可解决薄壁结构件成形易翘曲变形、支撑难去除的问题；能够降低增材制造成本，保证零件的成功，为薄壁整流罩零件提供一种有效的支撑设计方法。

技术领域

本发明涉及整流罩零件制备技术领域，特别涉及一种整流罩零件及激光选区熔化成形薄壁整流罩零件的方法。

背景技术

在飞机吊挂、APU等承受热载荷的区域，整流罩蒙皮通常选用钛合金或高温合金等耐热金属薄壁结构，此种结构主要特点包括：薄壁结构、外形复杂，种类多样，尺寸稳定性和力学性能要求高，产品安装面及空间角度等尺寸精度要求高。基于传统制造工艺的限制，整流罩组件主要是框、蒙皮、衍条等结构件组成，成形方案主要钣金件和机加件通过铆接的形式连接。此种结构重量相对较大，并且使用大量的铆钉进行连接，存在装配应力导致裂纹的风险。

激光选区熔化(SLM)增材制造技术在设计驱动的金属产品制造中提供了极大的灵活性，其可以成形出薄壁、微孔、点阵的精细结构以及复杂的一体化结构，在航空航天等高附加值行业具有显著应用前景。激光选区熔化工艺可实现飞机薄壁整流罩类零件的一体化成形，避免了钣金成形、铆接、焊接等繁琐工序，具有减重增效的优势。但基于激光选区熔化工艺特点，在成形薄壁等复杂结构时，容易产生极大的残余应力而导致零件翘曲变形甚至开裂，如图1(整流罩未变形)、图2(整流罩产生变形)所示，从而导致零件无法满足设计要求。

有现有技术集成的肋来支承薄壁环形结构的增材制造增加零件刚度，从而抑制变形；也有提出增材制造变形补偿制造方法抑制零件的变形；还有提出采用辅助支撑的方式抑制变形。

目前的方法存在需要重新设计零件、流程复杂、支撑难以去除等问题，不适用于薄壁整流罩类零件。

发明内容

本发明的目的就是至少克服现有技术的不足之一，提供了一种整流罩零件及激光选区熔化成形薄壁整流罩零件的方法，通过激光选区熔化技术成形，该方法可以不受传统制造方法的工艺约束，按照最优理论外形制造整流罩，并且通过工艺优化控制变形，添加的支撑结构易于移除，可解决薄壁结构件成形易翘曲变形、支撑难去除的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种激光选区熔化成形薄壁整流罩零件的方法，包括：

S1、对整流罩零件进行数据建模，建模时多个所述整流罩零件以对称样式摆放；

S2、通过工艺仿真获得所述整流罩零件的残余应力场和位移场，当零件局部应力值或者位移变形超过设计要求时，则在对应区域设计添加辅助支撑结构，此辅助支撑结构可将单独的整流罩零件连接成为一个整体结构；

S3、将添加完支撑的所述整流罩零件再次进行工艺仿真，以确保所述整流罩零件的残余应力场和位移场满足设计要求；

S4、对添加完辅助支撑结构的整流罩薄壁零件进行切片处理，得到零件的二维截面数据信息；所述二维截面数据信息同时包括整流罩零件本体和辅助支撑结构的二维截面数据信息；

S5、设定激光选区熔化成形工艺参数，根据步骤S4得到的二维截面数据信息，利用激光选区熔化成形设备对整流罩零件及其支撑结构进行激光选区熔化成形制造。

进一步的，所述方法还包括：

S6、成形结束后，将基板与所述整流罩零件作为整体进行去应力退火热处理；

S7、热处理完成后，将所述整流罩零件与基板分离，进行辅助支撑去除处理和零件表面处理，得到成品。