CN106001573A - 镍基高温合金喷注器成型方法 - Google Patents

镍基高温合金喷注器成型方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106001573A
CN106001573A CN201610538545.7A CN201610538545A CN106001573A CN 106001573 A CN106001573 A CN 106001573A CN 201610538545 A CN201610538545 A CN 201610538545A CN 106001573 A CN106001573 A CN 106001573A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ejector filler
nozzle
nickel base
threedimensional
base superalloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610538545.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106001573B (zh
Inventor
韶娜
吴钦
初敬生
徐明亮
李俊
卢启辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Sanjiang Space Jiangbei Mechanical Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hubei Sanjiang Space Jiangbei Mechanical Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Sanjiang Space Jiangbei Mechanical Engineering Co Ltd filed Critical Hubei Sanjiang Space Jiangbei Mechanical Engineering Co Ltd
Priority to CN201610538545.7A priority Critical patent/CN106001573B/zh
Publication of CN106001573A publication Critical patent/CN106001573A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106001573B publication Critical patent/CN106001573B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/008Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of engine cylinder parts or of piston parts other than piston rings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/247Removing material: carving, cleaning, grinding, hobbing, honing, lapping, polishing, milling, shaving, skiving, turning the surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248Thermal after-treatment
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Abstract

本发明公开了一种镍基高温合金喷注器成型方法,基于增材制造技术设计并优化三维模型,三维模型立体成型毛坯件,毛坯件整体表面吹砂打磨、并在毛坯件成型四十八小时内进行热处理,毛坯件机加去除成型基板和支撑结构,然后对喷注器中底和喷注器下底进行铣加工,对点火通道套管进行车加工,对内喷嘴、外喷嘴及燃料通孔进行抛光,将整流板、滤网、上底、点火通道及喷注器环机加到立体成型精加工件形成镍基高温合金喷注器。本发明采用激光选区熔化技术,利用逐层烧结熔化的原理,将镍基高温合金粉末逐层成形,最终将喷注器打印成形;并采用磨粒流抛光技术对喷注器的内孔内腔进行整体抛光,使零件满足表面及内腔光洁度的要求。

Description

镍基高温合金喷注器成型方法
技术领域
[0001]本发明属于液体火箭发动机推力室头部镍基高温合金喷注器的制造领域,具体涉及一种镍基高温合金喷注器成型方法。
背景技术
[0002]液体火箭发动机推力室头部镍基高温合金喷注器的传统制造工艺包含机械加工、焊接和热处理等一系列工艺过程,包括近30道工序,机加和焊接难度和质量风险较大。
[0003]液体火箭发动机推力室头部喷注器的工艺难点集中在喷注器环、中底、内喷嘴、夕卜喷嘴和下底之间,中底和下底焊接固定于喷注器环的相应位置,90个外喷嘴焊接于中底和下底之间,90个内喷嘴焊接于外喷嘴中心孔内,其工艺难点主要体现在以下几个方面:
[0004] (1)90个外喷嘴和90个内喷嘴的焊接难度较大,焊接质量不易保证,焊缝质量不易检测;
[0005] (2)材料均为加工性能较差的镍基高温合金,而且孔尺寸多为非标尺寸,需采用特制专用合金刀具,刀具成本较高,另外,镍基高温合金加工时需慢速加工,加工效率较慢、周期长,并且加工时容易断刀;
[0006] (3)部分零件孔结构的长径比较大,加工难度和风险较大;
[0007] (4)孔的加工精度要求较高,表面粗糙度要求较高,传统机加不易保证,而且,组件上加工的风险较大。
[0008]另外,此类零件采用传统的加工工艺,材料利用率低、加工成本高,且周期长。
发明内容
[0009]本发明的目的就是针对上述不足,提供一种能提高产品合格率、加工精度及加工效率的镍基高温合金喷注器成型方法。
[0010]为实现上述目的,本发明所涉及的镍基高温合金喷注器成型方法,包括如下步骤:[0011 ] I)基于增材制造技术设计并优化三维模型:按照激光选区熔化技术对三维模型的最小特征要求,利用三维软件设计喷注器三维模型;
[0012]其中,设计成型方向:喷注器三维模型中的喷注器下底与成型基板的倾斜角度为30°〜50° ;设计支撑结构:喷注器下底与成型基板之间设有支撑结构,支撑结构与成型基板垂直;
[0013]由于喷注器下底有较大悬空平面且喷注器本身无支撑结构的零件,设计打印方向,使喷注器下底与成型基板成30°〜50°夹角保证成型基板对零件有足够的支撑力;由于喷注器下底有较大悬空平面且喷注器本身无支撑结构的零件,设计支撑结构,使喷注器下底不再有大面积悬空。
[0014] 2)三维模型立体成型毛坯件:将步骤I)中的喷注器三维模型导入三维打印编辑软件中,通过切片软件对该三维模型进行二维切片分层,得到各层的二维切片数据,并将各层的二维切片数据导入金属粉末激光选区熔化系统,采用镍基高温合金粉末,控制激光选区熔化工艺参数,进行激光选区熔化立体成型毛坯件。
[0015] 3)毛坯件整体表面吹砂打磨、并在毛坯件成型四十八小时内进行热处理。
[0016] 4)经过步骤3)处理的毛坯件机加去除成型基板和支撑结构,然后对喷注器中底和喷注器下底进行铣加工,对点火通道套管进行车加工形成立体成型精加工件;
[0017] 5)对立体成型精加工件的内喷嘴、外喷嘴及燃料通孔进行抛光。
[0018] 6)将整流板、滤网、上底、点火通道及喷注器环机加到经过步骤5)处理的立体成型精加工件形成镍基高温合金喷注器。
[0019]进一步地,所述步骤2)中,控制激光选区熔化工艺参数具体如下:
[0020] 镍基高温合金粉末粒径为20〜50μπι,脉冲激光平均激光功率为100〜500W,扫描速度为1000〜1500mm/s,分层厚度为20〜60μηι,激光搭接为O〜1mm,成型效率为100〜200g/h,X轴、Y轴的偏移均为0.05〜0.15%,光斑补偿为0.05〜0.13mm。
[0021]进一步地,所述步骤3)中,毛坯件整体表面吹砂打磨所采用的吹砂压力为I〜2MPa、石英砂粒度为80〜200目。
[0022] 进一步地,所述步骤3)中,镍基高温合金的热处理制度:固溶处理:随炉升温至500°C ± 10 °C后,保温30〜40min,继续升温至980°C ± 10°C,且升温、保温及继续升温过程中均保持热室真空压强彡6.67 X 10—2Pa;继续升温至980°C±10°C后,在压力为100〜200Pa下进行氩气氛围保温I〜2h,然后3〜4Bar气氛中冷却至300°C后,出炉空冷至室温;时效处理:随炉升温至720 °C ± 5 °C,保温7〜8h,I〜2h内炉冷至620 °C ± 5 °C,保温7〜8h,且升温、保温过程中均保持热室真空压强彡6.67X10—2Pa; I〜2Bar气氛中冷却至300°C后,出炉空冷至室温O
[0023]进一步地,所述步骤5)中,对内喷嘴、外喷嘴及燃料通孔进行抛光的具体过程如下:
[0024]依次采用70〜80目、180〜200目及360〜400目的弹性磨料分别对内喷嘴、外喷嘴及燃料通孔进行三次抛光,且在抛光过程中维持内喷嘴、外喷嘴及燃料通孔的压力在1.0〜I.5MPaο
[0025]与现有技术相比,本发明具有以下优点:本发明采用激光选区熔化技术,利用逐层烧结熔化的原理,将镍基高温合金粉末逐层成形,最终将喷注器打印成形;并采用磨粒流抛光技术对喷注器的内孔内腔进行整体抛光,使零件满足表面及内腔光洁度的要求;使得产品合格率由普通机加小于50%,提高到99%以上,加工成本降低了30%以上,同时,加工效率提高了50%以上。
附图说明
[0026]图1为本发明实施例中喷注器的三维模型主视半剖结构示意图;
[0027]图2为图1的俯视结构不意图;
[0028]图3为本发明实施例中成型方向与支撑结构示意图;
[0029]图4为图3的侧视结构示意图;
[0030]图5为本实施例中喷注器的主视半剖结构示意图。
[0031]其中:中底1、内喷嘴2、外喷嘴3、点火通道套管4、下底5、外侧面6、成型基板7、支撑结构8、燃料通孔9、喷注器环10、整流板11、滤网12、上底13、点火通道14。
具体实施方式
[0032]下面结合附图1〜5和具体实施例对本发明作进一步的详细说明,便于更清楚地了解本发明,但它们不对本发明构成限定。
[0033] 实施例1
[0034]针对5吨级液体火箭发动机推力室头部喷注器,最大外径尺寸为Φ 190mm,高度为55mm。采用GH4169粉末,选用德国E0S-M280设备进行零件成形,并选用普茨迈PCMA-250磨粒流抛光设备进行抛光处理。
[0035] 该喷注器加工的工艺过程如下:
[0036] I)基于增材制造技术设计并优化三维模型:按照激光选区熔化技术对三维模型的最小特征要求-即最小支撑壁厚0.4mm,最小的非支撑壁厚0.6mm,最大非支撑外悬部分长度1mm,最小引流孔直径3.5mm等,对三维模型进行优化,利用Pro/E、Creo Parametrie等三维软件设计喷注器三维模型,将喷注器中底1、内喷嘴2、外喷嘴3、点火通道套管4、下底5及燃料通孔9,以及中底I和下底5间的外侧面6等结构件设计成一个整体,形成近似封闭腔体,如图1、2所示,使之满足3D打印要求;
[0037]其中:由于喷注器下底有较大悬空平面且喷注器本身无支撑结构的零件,设计打印方向时,使喷注器下底5与成型基板7成45°夹角,保证成型基板对成型零件有足够的支撑力;由于喷注器下底有较大悬空平面且喷注器本身无支撑结构的零件,设计支撑结构,使喷注器下底不再有大面积悬空,即喷注器下底与成型基板7之间设有支撑结构8,支撑结构8与成型基板7垂直,如图3、4所示。
[0038] 2)三维模型立体成型毛坯件:将步骤I)中的喷注器三维模型导入三维打印编辑软件中,通过切片软件对该三维模型进行二维切片分层,得到各层的二维切片数据,并将各层的二维切片数据导入金属粉末激光选区熔化系统,控制激光选区熔化工艺参数,GH4169粉末粒径为20〜30μπι,脉冲激光平均激光功率为500W,扫描速度为1000mm/S,分层厚度为20μm,激光搭接为0.5mm,成型效率为100g/h,X轴、Y轴的偏移均为0.05%,光斑补偿为0.10mm,然后进行激光选区熔化立体成型毛坯件。
[0039] 3)毛坯件整体表面吹砂打磨、并在毛坯件成型四十八小时内进行热处理:
[0040]其中,毛坯件整体表面吹砂打磨所采用的吹砂压力为I〜2MPa、石英砂粒度为80〜100 目;
[0041 ] GH4169粉末的热处理制度:固溶处理:随炉升温至500°C±10°C后,保温30min,继续升温至980°C ± 10°C,且升温、保温及继续升温过程中均保持热室真空压强<6.67 X 10一2Pa ;继续升温至980°C ± 10°C后,在压力为100〜I 1Pa下进行氩气氛围保温Ih,然后4Bar气氛中冷却至300°C后,出炉空冷至室温;时效处理:随炉升温至720 °C ± 5°C,保温8h,2h内炉冷至620°C ±5°C,保温8h,且升温、保温过程中均保持热室真空压强彡6.67 X 10—2Pa; IBar气氛中冷却至300°C后,出炉空冷至室温。
[0042] 4)经过步骤3)处理的毛坯件机加去除成型基板和支撑结构,然后对喷注器中底和喷注器下底进行铣加工,保证加工精度满足设计要求;对点火通道套管进行车加工,保证加工精度满足设计要求。
[0043] 5)经过步骤4)处理的毛坯件采用固体磨粒流抛光工艺,对内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9进行抛光:针对不同零件采用与之对应的夹具工装,保证在抛光过程中,磨料能顺利通过需要抛光的内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9;本实施例中依次采用80目、200目及400目的弹性磨料分别对内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9进行三次抛光,且在抛光过程中维持内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9的压力在1.5MPa,最终使内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9表面粗糙度均达到设计要求的Ral.6μηι。
[0044] 6)将整流板11、滤网12、上底13、点火通道14及喷注器环10机加到经过步骤5)处理的立体成型精加工件形成镍基高温合金喷注器,如图5所示。
[0045] 实施例2
[0046]针对5吨级液体火箭发动机推力室头部喷注器,最大外径尺寸为Φ 190mm,高度为55mm。采用GH4033粉末,选用德国E0S-M280设备进行零件成形,并选用普茨迈PCMA-250磨粒流抛光设备进行抛光处理。
[0047] 该喷注器加工的工艺过程如下:
[0048] I)基于增材制造技术设计并优化三维模型:按照激光选区熔化技术对三维模型的最小特征要求-即最小支撑壁厚0.4mm,最小的非支撑壁厚0.6mm,最大非支撑外悬部分长度1mm,最小引流孔直径3.5mm等,对三维模型进行优化,利用Pro/E、Creo Parametrie等三维软件设计喷注器三维模型,将喷注器中底1、内喷嘴2、外喷嘴3、点火通道套管4、下底5及燃料通孔9,以及中底I和下底5间的外侧面6等结构件设计成一个整体,形成近似封闭腔体,使之满足3D打印要求;
[0049]其中:由于喷注器下底有较大悬空平面且喷注器本身无支撑结构的零件,设计打印方向时,使喷注器下底与成型基板成35°夹角,保证成型基板对成型零件有足够的支撑力;由于喷注器下底有较大悬空平面且喷注器本身无支撑结构的零件,设计支撑结构,使喷注器下底不再有大面积悬空,即喷注器下底与成型基板之间设有支撑结构,支撑结构与成型基板垂直。
[0050] 2)三维模型立体成型毛坯件:将步骤I)中的喷注器三维模型导入三维打印编辑软件中,通过切片软件对该三维模型进行二维切片分层,得到各层的二维切片数据,并将各层的二维切片数据导入金属粉末激光选区熔化系统,控制激光选区熔化工艺参数,GH4033粉末粒径为30〜40μπι,脉冲激光平均激光功率为300W,扫描速度为1100mm/S,分层厚度为40μm,激光搭接为0.4mm,成型效率为120g/h,X轴、Y轴的偏移均为0.10%,光斑补偿为0.08mm,然后进行激光选区熔化立体成型毛坯件。
[0051 ] 3)毛坯件整体表面吹砂打磨、并在毛坯件成型四十八小时内进行热处理:
[0052]其中,毛坯件整体表面吹砂打磨所采用的吹砂压力为I〜1.5MPa、石英砂粒度为100〜120 目;
[0053] GH4033粉末的热处理制度:固溶处理:随炉升温至500°C±10°C后,保温35min,继续升温至980°C ± 10°C,且升温、保温及继续升温过程中均保持热室真空压强<6.67 X 10一2Pa ;继续升温至980°C ± 10°C后,在压力为120〜130Pa下进行氩气氛围保温1.5h,然后3Bar气氛中冷却至300°C后,出炉空冷至室温;时效处理:随炉升温至720°C±5°C,保温7.5h,1.5h内炉冷至620 °C ± 5 °C,保温7h,且升温、保温过程中均保持热室真空压强<6.67X10—2Pa ; 2Bar气氛中冷却至300 °C后,出炉空冷至室温。
[0054] 4)经过步骤3)处理的毛坯件机加去除成型基板和支撑结构,然后对喷注器中底和喷注器下底进行铣加工,保证加工精度满足设计要求;对点火通道套管进行车加工,保证加工精度满足设计要求。
[0055] 5)经过步骤4)处理的毛坯件采用固体磨粒流抛光工艺,对内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9进行抛光:针对不同零件采用与之对应的夹具工装,保证在抛光过程中,磨料能顺利通过需要抛光的内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9;本实施例中依次采用80目、190目及380目的弹性磨料分别对内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9进行三次抛光,且在抛光过程中维持内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9的压力在IMPa,最终使内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9表面粗糙度均达到设计要求的Ral.6μηι。
[0056] 6)将整流板、滤网、上底、点火通道及喷注器环机加到经过步骤5)处理的立体成型精加工件形成镍基高温合金喷注器。
[0057] 实施例3
[0058]针对5吨级液体火箭发动机推力室头部喷注器,最大外径尺寸为Φ 190mm,高度为55mm。采用GH3044粉末,选用德国E0S-M280设备进行零件成形,并选用普茨迈PCMA-250磨粒流抛光设备进行抛光处理。
[0059] 该喷注器加工的工艺过程如下:
[0060] I)基于增材制造技术设计并优化三维模型:按照激光选区熔化技术对三维模型的最小特征要求-即最小支撑壁厚0.4mm,最小的非支撑壁厚0.6mm,最大非支撑外悬部分长度1mm,最小引流孔直径3.5mm等,对三维模型进行优化,利用Pro/E、Creo Parametrie等三维软件设计喷注器三维模型,将喷注器中底1、内喷嘴2、外喷嘴3、点火通道套管4、下底5及燃料通孔9,以及中底I和下底5间的外侧面6等结构件设计成一个整体,形成近似封闭腔体,使之满足3D打印要求;
[0061]其中:由于喷注器下底有较大悬空平面且喷注器本身无支撑结构的零件,设计打印方向时,使喷注器下底5与成型基板7成50°夹角,保证成型基板对成型零件有足够的支撑力;由于喷注器下底有较大悬空平面且喷注器本身无支撑结构的零件,设计支撑结构8,使喷注器下底不再有大面积悬空,即喷注器下底与成型基板之间设有支撑结构,支撑结构与成型基板垂直。
[0062] 2)三维模型立体成型毛坯件:将步骤I)中的喷注器三维模型导入三维打印编辑软件中,通过切片软件对该三维模型进行二维切片分层,得到各层的二维切片数据,并将各层的二维切片数据导入金属粉末激光选区熔化系统,控制激光选区熔化工艺参数,GH3044粉末粒径为40〜50μπι,脉冲激光平均激光功率为100W,扫描速度为1500mm/s,分层厚度为60μm,激光搭接为1mm,成型效率为200g/h,X轴、Y轴的偏移均为0.15%,光斑补偿为0.13mm,然后进行激光选区熔化立体成型毛坯件。
[0063] 3)毛坯件整体表面吹砂打磨、并在毛坯件成型四十八小时内进行热处理:
[0064]其中,毛坯件整体表面吹砂打磨所采用的吹砂压力为1.6〜2MPa、石英砂粒度为140〜200 目;
[0065] GH3044粉末的热处理制度:固溶处理:随炉升温至500°C±10°C后,保温40min,继续升温至980°C ± 10°C,且升温、保温及继续升温过程中均保持热室真空压强<6.67 X 10一2Pa ;继续升温至980°C ± 10°C后,在压力为120〜130Pa下进行氩气氛围保温Ih,然后3.5Bar气氛中冷却至300°C后,出炉空冷至室温;时效处理:随炉升温至720°C±5°C,保温8h,1.5h内炉冷至620°C ± 5°C,保温7.5h,且升温、保温过程中均保持热室真空压强彡6.67 X 10—2Pa;2Bar气氛中冷却至300°C后,出炉空冷至室温。
[0066] 4)经过步骤3)处理的毛坯件机加去除成型基板和支撑结构,然后对喷注器中底和喷注器下底进行铣加工,保证加工精度满足设计要求;对点火通道套管进行车加工,保证加工精度满足设计要求。
[0067] 5)经过步骤4)处理的毛坯件采用固体磨粒流抛光工艺,对内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9进行抛光:针对不同零件采用与之对应的夹具工装,保证在抛光过程中,磨料能顺利通过需要抛光的内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9;本实施例中依次采用70目、200目及360目的弹性磨料分别对内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9进行三次抛光,且在抛光过程中维持内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9的压力在1.2MPa,最终使内喷嘴2、外喷嘴3及燃料通孔9表面粗糙度均达到设计要求的Ral.6μηι。
[0068] 6)将整流板、滤网、上底、点火通道及喷注器环机加到经过步骤5)处理的立体成型精加工件形成镍基高温合金喷注器。

Claims (5)

1.一种镍基高温合金喷注器成型方法,其特征在于:所述成型方法包括如下步骤: 1)基于增材制造技术设计并优化三维模型:按照激光选区熔化技术对三维模型的最小特征要求,利用三维软件设计喷注器三维模型; 其中,设计成型方向:喷注器三维模型中的喷注器下底(5)与成型基板(7)的倾斜角度为30°〜50°;设计支撑结构:喷注器下底(5)与成型基板(7)之间设有支撑结构(8),支撑结构(8)与成型基板(7)垂直; 2)三维模型立体成型毛坯件:将步骤I)中的喷注器三维模型导入三维打印编辑软件中,通过切片软件对该三维模型进行二维切片分层,得到各层的二维切片数据,并将各层的二维切片数据导入金属粉末激光选区熔化系统,采用镍基高温合金粉末,控制激光选区熔化工艺参数,进行激光选区熔化立体成型毛坯件; 3)毛坯件整体表面吹砂打磨、并在毛坯件成型四十八小时内进行热处理; 4)经过步骤3)处理的毛坯件机加去除成型基板和支撑结构,然后对喷注器中底和喷注器下底进行铣加工,对点火通道套管进行车加工形成立体成型精加工件; 5)对立体成型精加工件的内喷嘴(2)、外喷嘴(3)及燃料通孔(9)进行抛光; 6)将整流板(11)、滤网(12)、上底(13)、点火通道(14)及喷注器环(10)机加到经过步骤5)处理的立体成型精加工件形成镍基高温合金喷注器。
2.根据权利要求1所述的镍基高温合金喷注器成型方法,其特征在于:所述步骤2)中,控制激光选区熔化工艺参数具体如下: 镍基高温合金粉末粒径为20〜50μπι,脉冲激光平均激光功率为100〜500W,扫描速度为1000〜1500mm/s,分层厚度为20〜60μηι,激光搭接为O〜1mm,成型效率为100〜200g/h,X轴、Y轴的偏移均为0.05〜0.15%,光斑补偿为0.05〜0.13mm。
3.根据权利要求1所述的镍基高温合金喷注器成型方法,其特征在于:所述步骤3)中,毛坯件整体表面吹砂打磨所采用的吹砂压力为I〜2MPa、石英砂粒度为80〜200目。
4.根据权利要求1所述的镍基高温合金喷注器成型方法,其特征在于:所述步骤3)中,镍基高温合金的热处理制度:固溶处理:随炉升温至500°C ± 10°C后,保温30〜40min,继续升温至980°C± 10°C,且升温、保温及继续升温过程中均保持热室真空压强<6.67X10—2Pa;继续升温至980°C±10°C后,在压力为100〜200Pa下进行氩气氛围保温I〜2h,然后3〜4Bar气氛中冷却至300 °C后,出炉空冷至室温;时效处理:随炉升温至720 °C ± 5°C,保温7〜8h,I〜2h内炉冷至620°C ± 5°C,保温7〜8h,且升温、保温过程中均保持热室真空压强<6.67 X10一2Pa; I〜2Bar气氛中冷却至300°C后,出炉空冷至室温。
5.根据权利要求1所述的镍基高温合金喷注器成型方法,其特征在于:所述步骤5)中,对内喷嘴(2)、外喷嘴(3)及燃料通孔(9)进行抛光的具体过程如下: 依次采用70〜80目、180〜200目及360〜400目的弹性磨料分别对内喷嘴(2)、外喷嘴(3)及燃料通孔(9)进行三次抛光,且在抛光过程中维持内喷嘴(2)、外喷嘴(3)及燃料通孔(9)的压力在1.0〜1.5MPa。
CN201610538545.7A 2016-07-08 2016-07-08 镍基高温合金喷注器成型方法 Active CN106001573B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610538545.7A CN106001573B (zh) 2016-07-08 2016-07-08 镍基高温合金喷注器成型方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610538545.7A CN106001573B (zh) 2016-07-08 2016-07-08 镍基高温合金喷注器成型方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106001573A true CN106001573A (zh) 2016-10-12
CN106001573B CN106001573B (zh) 2018-03-09

Family

ID=57109893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610538545.7A Active CN106001573B (zh) 2016-07-08 2016-07-08 镍基高温合金喷注器成型方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106001573B (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106180719A (zh) * 2016-09-27 2016-12-07 飞而康快速制造科技有限责任公司 激光选区熔化增材制造的in718构件、系统、热处理方法及装置
CN106762227A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 西安航天发动机厂 一种液体火箭发动机推力室身部高温钎焊防变形转轴
CN106735829A (zh) * 2016-11-30 2017-05-31 湖北三江航天江北机械工程有限公司 液体火箭发动机推力室头部喷注器的多零件结构的焊接方法
CN107313877A (zh) * 2017-05-17 2017-11-03 上海空间推进研究所 液体火箭发动机层板喷注器及其连接方法
CN107511481A (zh) * 2017-07-14 2017-12-26 广州雄俊智能科技有限公司 一种超长金属件的3d打印、热处理一体化加工方法
CN107552785A (zh) * 2017-07-14 2018-01-09 广州雄俊智能科技有限公司 一种3d打印、热处理一体化加工方法
CN108188392A (zh) * 2017-12-27 2018-06-22 西安航天发动机有限公司 一种k4202高温合金激光选区熔化成形方法
CN109351971A (zh) * 2018-11-23 2019-02-19 湖北三江航天江北机械工程有限公司 高温合金阀体结构件的slm成型方法
CN109365826A (zh) * 2018-11-29 2019-02-22 湖北三江航天江北机械工程有限公司 异种材料推力室复合增材成形方法
CN109434105A (zh) * 2018-12-03 2019-03-08 北京星驰恒动科技发展有限公司 金属3d打印中的余粉清理工艺以及金属3d打印方法
CN109530694A (zh) * 2018-12-21 2019-03-29 西安航天发动机有限公司 一种tc4钛合金多通道阀体激光选区熔化成形方法
CN109862978A (zh) * 2016-10-25 2019-06-07 通快激光与系统工程有限公司 用于使用于构件的增材制造的机器的腔室快速惰化的方法和对应的机器
US10989137B2 (en) 2018-10-29 2021-04-27 Cartridge Limited Thermally enhanced exhaust port liner

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5771579A (en) * 1996-09-24 1998-06-30 Boeing North American, Inc. Convective and shear mixing injector assembly
CN103008657A (zh) * 2013-01-13 2013-04-03 北京科技大学 一种快速成形制备氧化物弥散强化合金的方法
CN103498141A (zh) * 2013-09-03 2014-01-08 航天特种材料及工艺技术研究所 一种高温合金筋肋结构激光立体成形方法
US20140241871A1 (en) * 2013-02-27 2014-08-28 Rolls-Royce Plc Vane structure and a method of manufacturing a vane structure
JP2015031198A (ja) * 2013-08-02 2015-02-16 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 酸化二窒素/エタノール噴射器とこれを用いた燃焼装置
US20150240746A1 (en) * 2014-02-26 2015-08-27 Deepak Atyam Injector plate for a rocket engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5771579A (en) * 1996-09-24 1998-06-30 Boeing North American, Inc. Convective and shear mixing injector assembly
CN103008657A (zh) * 2013-01-13 2013-04-03 北京科技大学 一种快速成形制备氧化物弥散强化合金的方法
US20140241871A1 (en) * 2013-02-27 2014-08-28 Rolls-Royce Plc Vane structure and a method of manufacturing a vane structure
JP2015031198A (ja) * 2013-08-02 2015-02-16 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 酸化二窒素/エタノール噴射器とこれを用いた燃焼装置
CN103498141A (zh) * 2013-09-03 2014-01-08 航天特种材料及工艺技术研究所 一种高温合金筋肋结构激光立体成形方法
US20150240746A1 (en) * 2014-02-26 2015-08-27 Deepak Atyam Injector plate for a rocket engine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SEBASTIAN SOLLER ET AL: "SELECTIVE LASER MELTING (SLM) OF INCONEL 718 AND STAINLESS STEEL INJECTORS FOR LIQUID ROCKET ENGINES", 《HTTPS://WWW.RESEARCHGATE.NET/PUBLICATION/303331194》 *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106180719B (zh) * 2016-09-27 2019-01-18 飞而康快速制造科技有限责任公司 激光选区熔化增材制造的in718构件、系统、热处理方法及装置
CN106180719A (zh) * 2016-09-27 2016-12-07 飞而康快速制造科技有限责任公司 激光选区熔化增材制造的in718构件、系统、热处理方法及装置
CN109862978A (zh) * 2016-10-25 2019-06-07 通快激光与系统工程有限公司 用于使用于构件的增材制造的机器的腔室快速惰化的方法和对应的机器
CN106735829A (zh) * 2016-11-30 2017-05-31 湖北三江航天江北机械工程有限公司 液体火箭发动机推力室头部喷注器的多零件结构的焊接方法
CN106762227B (zh) * 2016-12-26 2018-02-06 西安航天发动机厂 一种液体火箭发动机推力室身部高温钎焊防变形转轴
CN106762227A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 西安航天发动机厂 一种液体火箭发动机推力室身部高温钎焊防变形转轴
CN107313877B (zh) * 2017-05-17 2019-06-28 上海空间推进研究所 液体火箭发动机层板喷注器及其连接方法
CN107313877A (zh) * 2017-05-17 2017-11-03 上海空间推进研究所 液体火箭发动机层板喷注器及其连接方法
CN107552785A (zh) * 2017-07-14 2018-01-09 广州雄俊智能科技有限公司 一种3d打印、热处理一体化加工方法
CN107511481A (zh) * 2017-07-14 2017-12-26 广州雄俊智能科技有限公司 一种超长金属件的3d打印、热处理一体化加工方法
CN108188392A (zh) * 2017-12-27 2018-06-22 西安航天发动机有限公司 一种k4202高温合金激光选区熔化成形方法
US10989137B2 (en) 2018-10-29 2021-04-27 Cartridge Limited Thermally enhanced exhaust port liner
CN109351971A (zh) * 2018-11-23 2019-02-19 湖北三江航天江北机械工程有限公司 高温合金阀体结构件的slm成型方法
CN109365826A (zh) * 2018-11-29 2019-02-22 湖北三江航天江北机械工程有限公司 异种材料推力室复合增材成形方法
CN109434105A (zh) * 2018-12-03 2019-03-08 北京星驰恒动科技发展有限公司 金属3d打印中的余粉清理工艺以及金属3d打印方法
CN109530694A (zh) * 2018-12-21 2019-03-29 西安航天发动机有限公司 一种tc4钛合金多通道阀体激光选区熔化成形方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106001573B (zh) 2018-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103920877B (zh) 一种slm制造金属零件易去除支撑结构设计方法
CN103495731B (zh) 一种选择性激光熔化制备纯钛多孔结构的方法
RU2550465C2 (ru) Способ свободного литья, установка для свободного литья и литое изделие
KR20150056661A (ko) 3차원 형상 조형물의 제조 방법
CN102861956B (zh) 一种航空发动机涡轮叶片无重熔层气膜孔的加工方法
Xiong et al. Metal direct prototyping by using hybrid plasma deposition and milling
CN102172698B (zh) 板材复合渐进成形装置及其板料成形方法
CN101817121B (zh) 零件与模具的熔积成形复合制造方法及其辅助装置
CN104526167B (zh) 加氢反应器筒体电熔成形方法
WO2018091000A1 (zh) 一种适用于零件与模具的复合增材制造方法
CN104526113B (zh) 超超临界低压转子的电熔成形方法
CN106001571B (zh) 一种金属零件激光选区合金化增材制造方法
CN105945281B (zh) 零件与模具的熔积成形加工制造方法
CN106735967A (zh) 一种超声振动辅助电弧增材制造控形控性的方法
CN104440004B (zh) 一种pcd刀具刃口的加工方法
CN104625650B (zh) 冲击式水轮机转轮的制造工艺
WO2016070780A1 (zh) 一种金属构件埋弧堆焊成形方法
CN107511683A (zh) 一种大型复杂金属结构件增减材制造装置及方法
KR20140109919A (ko) 결합된 재료의 첨가 및 성형에 의한 방법 및 기계가공 디바이스
CN106180986B (zh) 一种电弧增材制造成形质量的主动控制方法
CN105382313B (zh) 一种薄壁曲面异型件数控铣削加工方法
CN101733491B (zh) 电解加工复杂机匣型面的方法
CN106425490B (zh) 一种增减材复合加工设备及其应用
CN104607639A (zh) 一种用于金属3d打印的表面修复塑形装置
CN101628374B (zh) 一种基于铸钢基体的双层金属堆焊制备锻模的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant