一种大型薄壁环形内腔复杂结构机匣类零件制造方法
阅读说明：本技术 一种大型薄壁环形内腔复杂结构机匣类零件制造方法 (Manufacturing method of large-sized thin-wall annular inner cavity casing part with complex structure ) 是由 刘欢 张学军 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明一种大型薄壁环形内腔复杂结构机匣类零件制造方法,包括以下步骤,(1)模型处理：过三维软件将模型进行分段处理,各分段模型分别制造后通过氩弧焊拼焊为一整体；(2)激光选区熔化成形：将各分段零件摆放在激光选区熔化成形设备中,模型先在软件中做支撑处理,然后分层切片得到打印数据；使用上述数据分别生产制造出各分段模型；(3)去应力退火；(4)线切割；(5)支撑去除；(6)零件拼焊；(7)焊后热处理；(8)表面处理。本发明通过激光选区熔化成形和焊接技术制造完整的机匣后框架零件,且零件强度达到锻件标准,零件整体尺寸误差小。(The invention relates to a manufacturing method of a large-scale thin-wall annular inner cavity complex-structure casing part, which comprises the following steps of (1) model processing: performing segmented processing on the models through three-dimensional software, and welding the segmented models into a whole through argon arc welding after the segmented models are manufactured respectively; (2) selective laser melting and forming: placing each segmented part in selective laser melting forming equipment, firstly carrying out support processing on a model in software, and then slicing the model in layers to obtain printing data; respectively producing and manufacturing each segmented model by using the data; (3) stress relief annealing; (4) wire cutting; (5) removing the support; (6) welding parts; (7) postweld heat treatment; (8) and (6) surface treatment. The invention manufactures the complete rear frame part of the casing by the selective laser melting forming and welding technology, the strength of the part reaches the standard of a forged piece, and the whole size error of the part is small.)
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种大型薄壁环形内腔复杂结构机匣类零件制造方法。
背景技术
为提高地面燃机、航空发动机性能，降低零件重量，设计上现已广泛采用钛合金、高温合金等大型薄壁机匣结构。该类零件的传统制造方法涉及钣金、铸造、锻造等环节。对于大型薄壁环形内腔复杂结构的制造，传统工艺一般采用铸造手段加工制造。该工艺存在着周期长、工序多、废品率高、劳动条件、作业环境差等缺点，导致成本升高，尤其是对于研发周期有要求的产品，铸造的缺点尤为明显。
发明内容
本发明的目的是提供一种大型薄壁环形内腔复杂结构机匣类零件制造方法。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种大型薄壁环形内腔复杂结构机匣类零件制造方法，包括以下步骤：
(1)模型处理：过三维软件将模型进行分段处理，各分段模型分别制造后通过氩弧焊拼焊为一整体；
(2)激光选区熔化成形：将各分段零件摆放在激光选区熔化成形设备中，模型先在软件中做支撑处理，然后分层切片得到打印数据；使用上述数据分别生产制造出各分段模型；
(3)去应力退火：激光选区熔化成形完成以后，将零件连同基板一起从设备上取下，吊起基板，将基板及零件周边的粉末清理干净，放入真空热处理炉进行去应力热处理；
(4)线切割：热处理完成后使用线切割将零件从基板上分离开来；
(5)支撑去除；
(6)零件拼焊：将从基板上切下的零件处理完毕后，分别机加工出焊接坡口和对接端面，然后在焊接工装的夹持下完成焊接；
(7)焊后热处理：各段零件完成拼焊后，将拼焊完成后的零件从工装上取出放到热处理工装之上，在热处理工装的固定下进行真空热处理；
(8)表面处理：零件热处理完成后，从工装上取下来，使用不锈钢材质喷丸进行喷砂处理。
2、根据权利要求1所述的一种大型薄壁环形内腔复杂结构机匣类零件制造方法，其特征在于：所述步骤(2)中的模型打印时选用材料为GH4169，粒径分布为15-53um，使用的工艺数据为：激光功率P＝300W、扫描速度v＝1.5m/s、扫描间距d＝0.1mm、层厚h＝40um。
进一步的，所述步骤(3)中的热处理方法为：650℃保温2h，氩气快冷至室温。
进一步的，所述步骤(6)中的焊接顺序是，工装夹持下先将各段分别点焊固定然后沿着外径方向向内依次焊接。
进一步的，所述步骤(7)中的热处理方法为：980℃保温1h，空冷至室温；升温至720℃保温8h，以50℃每小时的冷却速度冷却至620℃保温8h，氩气快冷至室温。
进一步的，所述步骤(8)中的喷砂工艺为：钢丸直径0.3mm、喷砂压力0.4MPa。
与现有技术相比，本发明一种大型薄壁环形内腔复杂结构机匣类零件制造方法的有益效果是：通过激光选区熔化成形和焊接技术制造完整的机匣后框架零件，且零件强度达到锻件标准，零件整体尺寸误差小。
附图说明
图1是零件的结构示意图。
图2是零件分段处理后的结构示意图。
图3是分段零件在设备中的摆放位置示意图。
图4是焊接区域示意图。
图5是焊接坡口示意图。
图6是热处理工装的结构示意图。
具体实施方式
一种大型薄壁环形内腔复杂结构机匣类零件制造方法，包括以下步骤：
(1)模型处理：该大型薄壁环形内腔复杂结构机匣类零件如图1所示，通过三维软件将该模型进行分段处理如图2所示的5段。其中1至5段为均分的5部分模型，分别命名为37.221、37.222、37.223、37.224、37.225，5段模型分别制造后通过氩弧焊拼焊为一整体；
(2)激光选区熔化成形：该零件制造过程中，使用EOSM400设备进行生产37.221、37.222、37.223、37.224、37.225。5段零件在M400设备中的摆放位置如图3所示，模型先在软件中做支撑处理，然后分层切片得到打印数据。模型打印时选用材料为GH4169，粒径分布为15-53um，使用的工艺数据为：激光功率P＝300W、扫描速度v＝1.5m/s、扫描间距d＝0.1mm、层厚h＝40um。使用上述数据分别生产制造出37.221、37.222、37.223、37.224、37.225；
(3)去应力退火：激光选区熔化成形完成以后，将零件连同基板一起从设备上取下。使用电动叉车吊起基板，将基板及零件周边的粉末使用防爆吸尘器清理干净，放入真空热处理炉进行去应力热处理，热处理方法为：650℃保温2h，氩气快冷至室温；
(4)线切割：热处理完成后使用线切割将零件从基板上分离开来。
(5)支撑去除：使用偏口钳、凿子、锤子等工具将添加的支撑小心仔细的去除，支撑去除过程中应注意对零件的保护，以免损伤到零件表面；
(6)零件拼焊：将从基板上切下的零件处理完毕后，分别机加工出焊接坡口和对接端面，如图4和图5，然后在焊接工装的夹持下完成焊接。焊接顺序是，工装夹持下先将五段分别点焊固定然后沿着外径方向向内依次焊接；
(7)焊后热处理：五段零件完成拼焊后，将拼焊完成后的零件从工装上取出放到热处理工装之上，如图6，在热处理工装的固定下进行真空热处理，热处理方法为：980℃保温1h，空冷至室温；升温至720℃保温8h，以50℃每小时的冷却速度冷却至620℃保温8h，氩气快冷至室温；
(8)表面处理：零件热处理完成后，从工装上取下来，使用不锈钢材质喷丸进行喷砂处理。喷砂工艺为：钢丸直径0.3mm、喷砂压力0.4MPa。
本发明通过激光选区熔化成形和焊接技术制造完整的机匣后框架零件，且零件强度达到锻件标准，零件整体尺寸误差在±0.5之间。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。