[发明专利]一种AF1410超高强钢飞机平尾转轴的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光成形技术和超高强钢材料，特别提供了制造AF1410超高强钢整体飞机平尾转轴的方法

背景技术

AF1410钢(16Co14Ni10Cr2Mo)是低碳高合金二次硬化超高强度钢，具有优良的综合力学性能、低温性能和焊接性能，能够用于损伤容限设计，适合制造长寿命、高强度结构件、轴类零件和紧固件等，常用于制造飞机平尾转轴，多采用焊接方式，其原材料主要为棒材和锻件。

AF1410钢焊接平尾转轴可使焊缝接头强度系数稳定地大于0.9，通过表面强化与防护，基本可以满足设计要求。

但是，如果类似的这种平尾转轴的焊接工艺控制不当，容易诱发裂纹或腐蚀，例如在飞机服役过程中发现，某型飞机中的多架次平尾焊接转轴出现腐蚀与裂纹故障，既是潜在的巨大安全隐患，又因更换新件而造成维护成本剧增。由于平尾转轴是闭腔“枣核”形结构，按传统制造工艺无法制造出转轴整体件。

因此，焊接隐患是AF1410钢焊接平尾转轴制件中存在的主要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用激光成形技术制造AF1410超高强钢飞机平尾转轴的方法，通过该方法所制造的平尾转轴，其结构性能与整体锻件性能相当，而且不需要焊接工艺环节，不增加制造难度，不需要锻造过程，制造成本同比降低1/3，制造周期减少1/2以上。

本发明提供了一种AF1410超高强钢飞机平尾转轴的制造方法，采用真空非接触等离子熔化，将AF1410超高强钢的板材、棒材或锻件机械加工后的细棒氩气雾化制成粉末，以粉末雾化态真空罐装供应，其中粉末70％为球形粉末，需筛分和干燥，粒度为100～300目；利用激光成形技术，按照平尾转轴三维数模，将AF1410超高强钢粉末逐层熔化沉积，直至堆积成所设计的零件毛坯，最后通过常规的数控机械加工即可制成AF1410整体平尾转轴。其中激光成形技术的主要工艺参数为：

激光束功率：3.0～12kW，优选8.0～12kW

激光束斑直径：3～6mm，优选5～6mm

扫描速度：5～15mm/min，优选8～10mm/min

粉末流量范围：15～30g/min，优选20～24g/min

单层沉积厚度：0.4～0.8mm，优选0.4～0.6mm。

本发明提供的AF1410超高强钢飞机平尾转轴的制造方法，除适合AF1410超高强钢外，还包括其它适合制造平尾转轴的超高强钢。

本发明首次创造性地利用激光熔化沉积(激光快速成形)技术，实现了AF1410钢整体平尾转轴制造，而且不需要锻造和焊接过程，对原材料规格无特殊要求，零件的组织、成分、性能与锻件所制成的零件相当，制造成本、制造周期等方面均具有显著优势。

具体实施方式

实施例1

将AF1410钢原材料加工成截面约15×15mm的棒材，长度1000mm，按照激光成形制造技术要求，采用真空非接触等离子熔化——氩气雾化技术制备粉末，以粉末雾化态真空罐装供应。粉末70％为球形粉末，经筛分和干燥，粒度需根据零件与工艺确定，一般为100～300目；利用激光熔化沉积设备和工艺，按照零件三维数模进行零件近终成形。

AF1410钢粉末成分百分比为C0.18、Si0.035、S0.001、P0.0034、S+P0.0044、Cr1.98、Ni10.1、Co13.8、Mo1.09，Ti0.009、Al0.007、O0.00008、N0.00008；采用CO₂激光器，输出功率为8000W，光斑直径为5mm，焦距500mm，扫描速度：8mm/min，粉末流量：21g/min，单层沉积厚度：0.4mm，用氩气吹扫保护。

表1  AF1410钢激光成形平尾转轴件室温拉伸性能