一種復(fù)雜內(nèi)流道鋁合金零件的激光精密成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)雜內(nèi)流道鋁合金零件的激光精密 成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)生產(chǎn)復(fù)雜內(nèi)流道鋁合金零件的一般方法是鑄焊組合結(jié)構(gòu)，即：底板采用 精密鑄造生產(chǎn)，然后將蓋板封焊在底板上，最終實(shí)現(xiàn)復(fù)雜內(nèi)流道鋁合金零件的生產(chǎn)制造。但 是，采用這種方法制造存在諸多缺點(diǎn)：（1)底板采用鑄造方法生產(chǎn)，由于該類零件自身結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)而導(dǎo)致鑄造成形后零件組織不致密，內(nèi)流道側(cè)壁容易產(chǎn)生縮松甚至冷隔、縮孔等鑄造 缺陷，這些缺陷在后續(xù)打壓過程中容易發(fā)生滲漏，造成零件報廢；（2)此外，后續(xù)由于蓋板 焊接到底板上，焊接熱影響區(qū)內(nèi)組織粗大，焊接應(yīng)力集中，往往會產(chǎn)生裂紋；（3)由于零件 壁很薄，焊接過程中很容易導(dǎo)致側(cè)壁變形，不僅影響外觀質(zhì)量而且影響零件的使用性能。由 于上述原因造成傳統(tǒng)制造方法不僅生產(chǎn)效率低下，而且產(chǎn)品合格率低，導(dǎo)致零件生產(chǎn)周期 長，制造成本高，嚴(yán)重制約該類零件的工程化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)雜內(nèi)流道鋁合金零件的激光精密成形方法，解決了現(xiàn) 有內(nèi)流道鋁合金零件制造方法易使內(nèi)流道側(cè)壁產(chǎn)生缺陷、后續(xù)焊接過程易導(dǎo)致側(cè)壁變形的 問題。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種復(fù)雜內(nèi)流道鋁合金零件的激光精密成形方法， 包括以下步驟：
[0005] 步驟1 :根據(jù)成形零件建立零件三維模型，并用切分軟件對零件三維模型進(jìn)行分 層切片離散處理，獲得各層激光的掃描路徑；
[0006] 步驟2 :將基材固定在激光成形設(shè)備的成型缸工作臺上，將鋁合金粉末放入粉末 缸中；
[0007] 步驟3 :在成形室中充入氬氣，控制成形室內(nèi)氧氣濃度不高于IOppm;啟動鋪粉裝 置，在基材上鋪設(shè)一層鋁合金粉末；
[0008] 步驟4:啟動激光成形設(shè)備，激光器發(fā)出的激光束根據(jù)當(dāng)前層激光掃描路徑對基 材上的粉末進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，加工出當(dāng)前層，并對當(dāng)前層外輪廓進(jìn)行重復(fù)掃描；
[0009] 步驟5:成形缸下降一個層厚的距離，粉末缸隨之上升一個層厚的距離，同時，鋪 粉裝置在已加工好的當(dāng)前層上鋪設(shè)一層鋁合金粉末；
[0010] 步驟6 :重復(fù)步驟4~5,直至整個零件加工完畢；
[0011] 步驟7 :打開成形室，去除粉末，取出經(jīng)步驟6加工完畢的鋁合金零件，對成形的鋁 合金零件進(jìn)行退火處理，制得。
[0012] 本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0013] 鋁合金粉末包括以下組分：Si :7. 0 %~9. 0 %，Mg :0· 5 %~0· 8 %， 0<Fe ^ 0. 60 %,0<Cu ^ 0. 10 %,0<Mn ^ 0. 60 %,0<Ni ^ 0. 15 %,0<Zn ^ 0. 05 %, 0〈Ti < 0. 10 %，其余為Al，鋁合金粉末粒度為50-100 μ m。
[0014] 步驟3中，氬氣純度不低于99. 99%。
[0015] 步驟4中，激光成形設(shè)備的加工參數(shù)為：激光功率：200-400W，激光光斑直 徑：0. 06-0. 15_，掃描速度：900-1500mm/s，供粉量：0. 07-0. 15mm/ 層，單層層高： 0. 02-0. 08mm，成形室內(nèi)氬氣循環(huán)風(fēng)速控制電壓：2. 5-2. 8V。
[0016] 步驟7中，退火工藝為：在200~320°C下保溫3-7h后空冷至室溫。
[0017] 鋪粉裝置為刮板。
[0018] 激光器為光纖激光器。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是：一種復(fù)雜內(nèi)流道鋁合金零件的激光精密成形方法，
[0020] (1)通過采用逐層堆積成形的方法，零件成形后組織致密、細(xì)小均勻、無鑄造工藝 產(chǎn)生的縮松、縮孔以及冷隔等鑄造缺陷，冶金質(zhì)量好，打壓過程中不會發(fā)生滲漏；
[0021] (2)成形過程中應(yīng)力集中小，通過采用特定工藝參數(shù)保證了零件成形后幾乎無變 形現(xiàn)象發(fā)生，獲得的薄壁零件側(cè)壁形位公差好，后續(xù)無需任何處理；
[0022] (3)通過采用三維數(shù)模一次成形，無需鑄造時的型、芯以及后續(xù)焊接，提高了材料 利用率，減少了工序，縮短了零件制造周期；
[0023] (4)通過使用特定組分含量的鋁合金粉末，結(jié)合快速成形工藝和傳統(tǒng)熱處理工藝， 獲得的零件同時具有高強(qiáng)度、高塑性，綜合力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鑄件。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025] 本發(fā)明一種復(fù)雜內(nèi)流道鋁合金零件的激光精密成形方法，具體實(shí)施步驟如下：
[0026] 步驟1 :根據(jù)成形零件建立零件三維模型，并用切分軟件對零件三維模型進(jìn)行分 層切片離散處理，獲得各層激光的掃描路徑；
[0027] 步驟2 :將基材固定在激光成形設(shè)備的成型缸工作臺上，將鋁合金粉末放入 粉末缸中，其中，鋁合金粉末包括以下組分：Si :7. 0%~9.0%，Mg :0.5%~0.8%， 0<Fe ^ 0. 60 %,0<Cu ^ 0. 10 %,0<Mn ^ 0. 60 %,0<Ni ^ 0. 15 %,0<Zn ^ 0. 05 %, 0〈Ti < 0. 10 %，其余為Al，鋁合金粉末粒度為50-100 μ m ;
[0028] 步驟3 :在成形室中充入氬氣，氬氣純度不低于99. 99%，并控制成形室內(nèi)氧氣濃 度不高于IOppm ;啟動鋪粉裝置，在基材上鋪設(shè)一層鋁合金粉末；
[0029] 步驟4:啟動激光成形設(shè)備，激光器發(fā)出的激光束根據(jù)當(dāng)前層激光掃描路徑對基 材上的粉末進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，加工出當(dāng)前層，并對當(dāng)前層外輪廓進(jìn)行重復(fù)掃描，其中，激光 成形設(shè)備的加工參數(shù)為：激光功率 ：200-400W，激光光斑直徑：0. 06-0. 15mm，掃描速度： 900-1500mm/s，供粉量：0.07-0. 15mm/層，單層層高：0.02-0. 08mm，成形室內(nèi)氬氣循環(huán)風(fēng)速 控制電壓：2. 5-2. 8V ;
[0030] 步驟5:成形缸下降一個層厚的距離，粉末缸隨之上升一個層厚的距離，同時，刮 板在已加工好的當(dāng)前層上鋪設(shè)一層鋁合金粉末；
[0031] 步驟6 :重復(fù)步驟4~5,直至整個零件加工完畢；
[0032] 步驟7 :打開成形室，去除粉末，取出經(jīng)步驟6加工完畢的鋁合金零件，對成形的鋁 合金零件進(jìn)行退火處理，退火工藝為：在200~320°C下保溫3-7h后空冷至室溫，制得。 [0033] 實(shí)施例1
[0034] 根據(jù)成形零件建立零件三維模型，并用切分軟件對零件三維模型進(jìn)行分層切片離 散處理，獲得各層激光的掃描路徑；將基材固定在激光成形設(shè)備的成型缸工作臺上，將鋁合 金粉末放入粉末缸中，其中，鋁合金粉末包括以下組分：Si :7. 0%，Mg:0. 5%，F(xiàn)e :0. 45%， Cu :0· 08%，Mn :0. 55%，Ni :(λ 10%，Ζη :(λ 03%，Ti :(λ 06%，其余為 A1，鋁合金粉末粒度為 50 μ m ;在成形室中充入氬氣，氬氣純度99. 99 %，并控制成形室內(nèi)氧氣濃度為5ppm ;啟動鋪 粉裝置，在基材上鋪設(shè)一層鋁合金粉末；啟動激光成形設(shè)備，激光器發(fā)出的激光束根據(jù)當(dāng)前 層激光掃描路徑對基材上的粉末進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，加工出當(dāng)前層，并對當(dāng)前層外輪廓進(jìn)行重 復(fù)掃描，其中，激光成形設(shè)備的加工參數(shù)為：激光功率：400W，激光光斑直徑：0. 06mm，掃描 速度