[发明专利]一种针对飞行器异形舵轴整体快速成形的工艺方法

说明书

本发明属于高温合金增材制造领域，具体涉及一种针对飞行器异形舵轴整体快速成形的工艺方法。激光选区熔化成形异形舵轴整体结构充分利用增材制造技术高柔性、快速响应的特点，通过合理工艺支撑结构和摆放位置，实现异形舵轴的一体化成形。激光选区熔化成形过程属于快速凝固，合金组织晶粒细化，零件强度和塑性远远超过传统制造工艺。其次，快速成形方法简化生产工序，提高生产效率。与传统制造工艺相比，快速成形单件舵轴产品生产周期缩短50％，材料利用率提高30％，加工成本降低30％，有效保证了型号研制需求。

技术领域

本发明属于高温合金增材制造领域，具体涉及一种针对飞行器异形舵轴整体快速成形的工艺方法。

背景技术

新一代战机、无人作战平台及航天防务产品服役条件日益苛刻，武器飞行速度逐渐增加，飞行过程中经历严酷的力热环境，使其对产品结构设计与制造提出了迫切的轻量化、结构功能化、快速响应的低成本的制造要求。

飞行器高温合金舵轴整体外形为“L”型转弯异形结构，由两段折线型变截面中空结构及中间连接结构三部分组成，零件最大方向尺寸460mm，最大外径为69mm。传统工艺将整体舵轴拆分为三段，分别进行机加、焊接、再机加等工序。工序繁琐、材料利用率低，产品一次合格率低，制造成本居高不下。随着新一代武器装备系统的研制，苛刻的服役条件对飞行器结构及性能提出了更高的要求。不仅需要对传统结构形式、材料选择与成形工艺总结分析的基础上进行创新，更需要将材料、结构设计、制造工艺进行高度一体化融合。

增材制造技术是基于离散-堆积原理，综合计算机图形处理、数字化信息和控制、机电控制和材料技术，采用材料逐层累加的方法实现零件快速自由成形制造的技术。该技术既可用于产品原型的快速开发制造，也可直接用于结构复杂、可靠性高的金属零件的直接制造。激光选区熔化成形技术是金属材料增材制造技术的典型代表性技术，近年来，该技术不断取得突破，发展尤其迅速，主要用于高温合金、钛合金、铝合金等结构复杂产品生产以及小批量定制生产方面，成本、效率和质量优势突出。高性能金属结构件激光选区熔化技术应用已较为成熟，它实现了材料加工领域由“减法”到“加法”的革命性转变，与传统的加工制造方法相比具有明显优势，是极具发展前景的快速成形技术。

采用激光选区熔化成形技术替代传统机加、焊接制造工艺，实现异形舵轴整体结构一体化成形，一方面，激光选区熔化成形过程属于快速凝固，合金组织晶粒细化，零件强度和塑性远远超过传统制造工艺。另一方面，快速成形可有效简化生产工艺，缩短产品生产周期，提高材料利用率，提高生产效率，降低生产成本。

因此，开展异形舵轴整体结构激光选区熔化成形技术工艺研究，完成异形结构快速成形，对新型号的研制和增材制造技术工程化应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对飞行器异形舵轴整体快速成形的工艺方法，通过合理工艺支撑结构，实现异形舵轴整体结构的快速成形，解决舵轴分段制造工序复杂、成形困难、合格率低等问题。

本发明的技术解决方案：一种针对飞行器异形舵轴整体快速成形的工艺方法，通过以下步骤实现：

第一步，模型准备

对舵轴三维模型进行处理，三段整体求和，并添加工艺余量、基准线，根据舵轴摆放位置和成形方向添加实体工艺支撑结构。

第二步，切片文件准备

将处理后的零件模型导入切片软件，修复模型错误，摆放零件位置，添加支撑结构，选择GH4169成形参数对零件及支撑进行切片，保存切片文件。

第三步，原材料准备

根据成形零件高度准备100公斤GH4169合金粉末,对粉末进行进行120℃，2-4小时真空烘干，粉末烘干后使用200目筛网进行粉末筛分。

第四步，基板准备