基于激光选区融化技术制备涡轮导向叶片用导流管的方法与流程

1.本技术涉及发动机制造领域，特别是一种基于激光选区融化技术制备涡轮导向叶片用导流管的方法。


背景技术：

2.发动机高温合金涡轮导向叶片导流管主要采用冲压剪切工艺加工出导流管的管体平板和底面型板,然后由钣金成形工艺将管体平板加工成具有复杂型面结构的导流管管体,再利用激光焊设备完成管的密封对接以及底板与管体的搭接焊,最后采用电火花打孔设备在导流管管件上加工出特定阵列排布的冷却小孔和冷却槽。最终获得导流管结构。由于导流管壁厚非常薄(≤0.6mm), 且结构复杂,在激光焊接成形过程中不仅难定位夹持,并且极易发生变形和开裂等问题,导致导流管的生产合格率低，且复杂的制造工序和低合格率导致导流管单价较高。因此为提高导流管的生产合格率，降低生产成本和保障产品及时交付，迫切需要开发一种工艺简化且高效可靠的新制备方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于激光选区融化技术制备涡轮导向叶片用导流管的方法，以克服现有技术中的不足。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.本技术实施例公开了基于激光选区融化技术制备涡轮导向叶片用导流管的方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.(1)对待制作的涡轮导向叶片用导流管建立三维实体模型，通过软件对三维模型进行切片分层，分割成厚度均匀的平面切片，得到各个截面的轮廓数据和成型加工路径，将得到的轮廓数据及成型加工路径导入成型设备，并将成型基板放置在成型设备的成型腔内；
7.(2)采用气体置换法，在成型设备的成型腔内充入高纯氩气，直至成型腔中氧含量低于预定浓度；
8.(3)成型设备内的铺粉装置在基板上铺设一层与平面切片同厚度的球形合金粉末，激光根据成型加工路径融化球形合金粉末形成熔池，熔池迅速凝固形成沉积层；
9.(4)将成型基板下降一个平面切片的厚度，重复步骤(3)；
10.(5)重复步骤(4)至导流管制备完成；
11.(6)待导流管和成型基板冷却至室温后取出；
12.(7)采用线切割加工方法将导流管从成型基板上分离；
13.(8)对导流管进行抛光处理。
14.优选的，在上述的基于激光选区融化技术制备涡轮导向叶片用导流管的方法中，步骤(8)所述的抛光处理采用磁流抛光设备处理。
15.优选的，在上述的基于激光选区融化技术制备涡轮导向叶片用导流管的方法中，
步骤(3)所述的激光的扫描速率为800～1100mm/s，激光的功率为 200～280w，激光的热输入量为0.20j/mm～0.35j/mm，激光的扫描间距为 0.10～0.15mm，激光的光斑直径为100μm。
16.优选的，在上述的基于激光选区融化技术制备涡轮导向叶片用导流管的方法中，步骤(1)所述的成型基板的预热温度为80～180℃。
17.优选的，在上述的基于激光选区融化技术制备涡轮导向叶片用导流管的方法中，步骤(2)所述的预定浓度低于20ppm。
18.优选的，在上述的基于激光选区融化技术制备涡轮导向叶片用导流管的方法中，步骤(3)所述的球形合金粉末的粒径为15～45μm。
19.优选的，在上述的基于激光选区融化技术制备涡轮导向叶片用导流管的方法中，步骤(1)所述的平面切片的厚度为0.3～0.6mm。
20.优选的，在上述的基于激光选区融化技术制备涡轮导向叶片用导流管的方法中，步骤(1)所述的软件为ug、pro～e、catia或solidwork软件。
21.与现有技术相比，本发明的优点在于：
22.该方法工序简单，合格率高，而且一次可成型30件以上，生产效率大幅提高；该激光选区熔化法生产的涡轮导向叶片导流管变形量小，便于与涡轮导向叶片匹配安装。
具体实施方式
23.下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本实施例中的基于激光选区融化技术制备涡轮导向叶片用导流管的方法，包括以下步骤：
25.(1)对待制作的涡轮导向叶片用导流管建立三维实体模型，通过软件对三维模型进行切片分层，分割成厚度均匀的平面切片，得到各个截面的轮廓数据和成型加工路径，将得到的轮廓数据及成型加工路径导入成型设备，并将成型基板放置在成型设备的成型腔内；
26.(2)采用气体置换法，在成型设备的成型腔内充入高纯氩气，直至成型腔中氧含量低于预定浓度；
27.(3)成型设备内的铺粉装置在基板上铺设一层与平面切片同厚度的球形合金粉末，激光根据成型加工路径融化球形合金粉末形成熔池，熔池迅速凝固形成沉积层；
28.(4)将成型基板下降一个平面切片的厚度，重复步骤(3)；
29.(5)重复步骤(4)至导流管制备完成；
30.(6)待导流管和成型基板冷却至室温后取出；
31.(7)采用线切割加工方法将导流管从成型基板上分离；
32.(8)对导流管进行抛光处理，去除导流管内外壁的毛刺,提高表面的光洁度。
33.进一步的，步骤(8)中抛光处理采用磁流抛光设备处理。
34.进一步的，步骤(3)中激光的扫描速率为800～1100mm/s，激光的功率为200～280w，激光的热输入量为0.20j/mm～0.35j/mm，激光的扫描间距为 0.10～0.15mm，激光的
光斑直径为100μm。
35.进一步的，步骤(1)中成型基板的预热温度为80～180℃。
36.进一步的，步骤(2)中预定浓度低于20ppm。
37.进一步的，步骤(3)中球形合金粉末的粒径为15～45μm。
38.进一步的，步骤(1)中平面切片的厚度为0.3～0.6mm。
39.进一步的，步骤(1)中软件为ug、pro～e、catia或solidwork软件。
40.在该技术方案中，该方法工序简单，合格率高，而且一次可成型30件以上，生产效率大幅提高；该激光选区熔化法生产的涡轮导向叶片导流管变形量小，便于与涡轮导向叶片匹配安装。
41.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
42.以上仅是本技术的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。