[发明专利]增材制造波瓣形喷管的方法

说明书

本发明公开了一种增材制造波瓣形喷管的方法，该方法包括：(1)提供合金粉末；(2)采用激光增材成形方法对所述合金粉末进行成形，通过层与层连续叠加得到波瓣形喷管坯体和实体支撑，以便通过所述实体支撑对所述波瓣形喷管坯体进行控形；(3)去除所述实体支撑，并对所述波瓣形喷管坯体进行后处理，得到波瓣形喷管。本发明的增材制造波瓣形喷管的方法能够简化制造工艺，缩短加工周期，并提高产品最终成形精度，进而在有效控制发动机加力的同时降低飞机尾喷口的热辐射。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，具体地，涉及一种增材制造波瓣形喷管的方法。

背景技术

现代飞机喷气发动机尾喷管排气的温度约在1000摄氏度左右，是飞机上最强的热辐射源。降低尾喷管热辐射的根本措施是降低发动机的排气温度。为此，飞机可以采用一种精密波瓣形喷管，加大尾喷管和冷空气的接触面，以利于尾喷管散热以及燃气射流与冷空气的混合，降低红外幅射。

传统工艺中该波瓣形喷管通过多个钣金工艺件与机械加工件拼焊，再通过模具校形、精密机械加工而成，但该工艺路线复杂，加工周期长，而且焊接件外观以及尺寸很难满足设计要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种增材制造波瓣形喷管的方法。本发明的增材制造波瓣形喷管的方法能够简化制造工艺，缩短加工周期，并提高产品最终成形精度，进而在有效控制发动机加力的同时降低飞机尾喷口的热辐射。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种增材制造波瓣形喷管的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)提供合金粉末；

(2)采用激光增材成形方法对所述合金粉末进行成形，通过层与层连续叠加得到波瓣形喷管坯体和实体支撑，以便通过所述实体支撑对所述波瓣形喷管坯体进行控形；

(3)去除所述实体支撑，并对所述波瓣形喷管坯体进行后处理，得到波瓣形喷管。

根据本发明上述实施例的增材制造波瓣形喷管的方法，通过采用激光增材成形方法对所述合金粉末进行成形，利用选区激光熔化(SLM)，激光按照预先规划的扫描路径轨迹逐层熔化合金粉末，通过层与层连续叠加，直接得到波瓣形喷管坯体和实体支撑，不仅减少了拼焊和模具校形工序，缩短了加工周期，还降低了成本；此外，通过实体支撑对所述波瓣形喷管坯体进行控形，再去除所述实体支撑，并对所述波瓣形喷管坯体进行后处理，得到波瓣形喷管，能够控制3D打印过程中的薄壁变形，提高产品最终成形精度，进而在有效控制发动机加力的同时降低飞机尾喷口的热辐射。由此，本发明的增材制造波瓣形喷管的方法能够简化制造工艺，缩短加工周期，并提高产品最终成形精度，进而在有效控制发动机加力的同时降低飞机尾喷口的热辐射。

另外，根据本发明上述实施例的增材制造波瓣形喷管的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，以质量百分比计，所述合金粉末包括：C 0～0.10％，Cr20.00％～23.00％，Co 0～1.00％，Mo 8.00％～10.00％，Al 0～0.40％，Ti 0～0.40％，S 0～0.15％，Cu 0～0.070％，Fe 0～5.00％，Nb 3.15％～4.15％，Si 0～0.50％，Mn 0～0.50％，P 0～0.015％，N0～0.04％，H 0～0.05％，O 0～0.05％，余量为Ni。由此，可以在有效控制发动机加力的同时降低飞机尾喷口的热辐射。

在本发明的一些实施例中，每个层的层厚不大于60μm。由此，可以提高产品最终成形精度，进而在有效控制发动机加力的同时降低飞机尾喷口的热辐射。

在本发明的一些实施例中，所述激光增材成形方法的激光功率为360W～400W，激光扫描速度为900mm/s～1200mm/s，激光扫描光斑大小为83μm～90μm。由此，可以提高产品最终成形精度，进而在有效控制发动机加力的同时降低飞机尾喷口的热辐射。