CN110666452A - 一种3d打印代替铸件燃油喷嘴壳体的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空发动机技术领域，尤其为一种3D打印代替铸件燃油喷嘴壳体的加工方法，包括以下步骤，根据零件的要求选择符合要求的材料，将喷嘴壳体零件模型及辅助设计导入金属3D打印设备制作建造包，并进行建造，打印完成后，将零件从3D打印设备中清理出来，将3D打印的零件清理出来，进行去应力退火，根据材料种类的不同；通过3D打印与传统加工的方式相结合，极大的缩短了喷嘴壳体的加工周期并且降低了生产难度，为今后复杂壳体零件的加工提供更快捷、更有效的加工方案，加速增材制造在航空航天工程化应用，推动增材制造在国内航空航天领域的应用，加快增材制造技术在国内的发展，缩短与国外增材制造技术应用之间的差距。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机技术领域，具体涉及一种3D打印代替铸件燃油喷嘴壳体的加工方法。
背景技术
航空发动机被誉为飞机的“心脏”，而燃烧室是发动机的“心脏”，它同压气机、涡轮一起构成航空推进系统的三大核心部件。燃烧室主要由扩压器、燃烧室机匣、帽罩、燃油喷嘴、旋流器(头部)、点火器和火焰筒等基本构件组成。燃油系统零、部件(燃油喷嘴、涡流器)是燃烧室最主要的部件之一，对发动机的可靠性、维修性、经济性、环保性等方面起着关键性作用。其功用是将燃油雾化，加速混合气形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。而燃油喷嘴一般是由喷嘴壳体、旋流器、主喷口、副喷口、隔热罩、压紧弹簧、油滤等零件组成。但喷嘴壳体由于结构复杂，在目前喷嘴壳体制备的方法上存在流程复杂、加工难度大、加工周期长、成型废品率高的缺陷。
传统喷嘴壳体(铸件)制造加工方案：包括以下步骤：
1、材料的选择：根据强度、重量、使用环境要求，选择材料类型；
2、熔模铸造：将金属液注入已制备好的型腔中，得到毛坯零件；
3、机械加工：加工零件外形，保证零件尺寸精度，钻主油路、副油路流道；
4、焊接：堵加工油路工艺孔。
传统的制造加工工艺整体耗时较长，加工效率较低，且加工燃油喷嘴壳体难成型、成型后缺陷合格率相对较低，生产周期长、生产效率低、尺寸精度、位置精度难以保证的加工难题，成本也比较高，。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种3D打印代替铸件燃油喷嘴壳体的加工方法，具有极大的缩短了喷嘴壳体的加工周期并且降低了生产难度，为今后复杂壳体零件的加工提供更快捷、更有效的加工方案的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3D打印代替铸件燃油喷嘴壳体的加工方法，包括以下步骤：
S1、材料的选择：根据零件的要求选择符合要求的材料；
S2、3D打印成型：将喷嘴壳体零件模型及辅助设计导入金属3D打印设备制作建造包，并进行建造；
S3、清理零件：打印完成后，将零件从3D打印设备中清理出来；
S4、退火：将3D打印的零件清理出来，进行去应力退火，根据材料种类的不同，选用相应的热处理工艺；
S5、线切割：将成型的零件从3D打印的基板上分离，得到需要的零件；
S6、钳工：去除支撑，打磨切割下来零件的表面；
S7、喷砂：去除零件表面的污垢，使零件表面状态均匀一致；
S8、机械加工：去除零件模型留余量的部分，保证零件尺寸精度达到图纸要求。
优选的，所述S2中采用的SLM选区激光熔化成型技术，并用3D作图软件预先将模型图纸尺寸导入到SLM机器中。
优选的，所述S3中采用毛刷将零件周围的金属料清扫干净，使整个零件完整的裸露出来。
优选的，所述S4中的退火装置采用真空退火炉。
优选的，所述S6中使用打磨机对零件与基板连接处进行打磨，使零件表面光滑。
优选的，所述S8中采用CNC机床对零件进行加工，保证零件尺寸精度达到图纸要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，通过3D打印与传统加工的方式相结合，极大的缩短了喷嘴壳体的加工周期并且降低了生产难度，为今后复杂壳体零件的加工提供更快捷、更有效的加工方案。
本发明中，对新技术应用、原材料、制造工艺、检测等方面的进行应用研究，加速增材制造在航空航天工程化应用，推动增材制造在国内航空航天领域的应用，加快增材制造技术在国内的发展，缩短与国外增材制造技术应用之间的差距。
本发明中，通过航空发动机燃油系统零、部件(燃油喷嘴壳体)3D制造技术、后处理加工技术和测试技术的开展，在不远的将来为我国军用、民用发动机提供燃油系统零、部件(燃油喷嘴、旋流器)产品。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种3D打印代替铸件燃油喷嘴壳体的加工方法，包括以下步骤：
S1、材料的选择：根据零件的要求选择符合要求的材料；
S2、3D打印成型：将喷嘴壳体零件模型及辅助设计导入金属3D打印设备制作建造包，并进行建造；
S3、清理零件：打印完成后，将零件从3D打印设备中清理出来；
S4、退火：将3D打印的零件清理出来，进行去应力退火，根据材料种类的不同，选用相应的热处理工艺；
S5、线切割：将成型的零件从3D打印的基板上分离，得到需要的零件；
S6、钳工：去除支撑，打磨切割下来零件的表面；
S7、喷砂：去除零件表面的污垢，使零件表面状态均匀一致；
S8、机械加工：去除零件模型留余量的部分，保证零件尺寸精度达到图纸要求。
本实施例中，采用3D打印(增材制造)技术来制备该类喷嘴壳体零件，该工艺方案具有以下优势：
1、零件制作工艺流程简单，主要由计算机模型数据来控制，零件一致性和稳定性比较好；
2、零件无需模具，直接成型，降低制造难度，成品率高，力学性能优于铸件；
3、零件生产周期短，生产效率高，生产成本低；
4、零件打印精度高，减少加工量与降低加工难度。
具体的，S2中采用的SLM选区激光熔化成型技术，并用3D作图软件预先将模型图纸尺寸导入到SLM机器中，采用精细聚焦光斑快速熔化预置金属粉末，直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的零件，得到的制作致密度可达99％以上，零件无需模具，直接成型，降低制造难度，成品率高，力学性能优于铸件。
具体的，S3中采用毛刷将零件周围的金属料清扫干净，使整个零件完整的裸露出来，将多余的金属分料清除，方便下一工艺对零件退火，采用毛刷清理，避免对零件造成损伤，影响零件精度。
具体的，S4中的退火装置采用真空退火炉，真空退火炉炉罐密封性好，有效的避免了工件在退火处理中的表面氧化、生锈，提高了处理质量，保温炉体可向后移动，退火完成后，在保持真空状态下提高冷却速度。
具体的，S6中使用打磨机对零件与基板连接处进行打磨，使零件表面光滑，对零件的连接处进行初步打磨，方便下一工艺CNC对零件的精密处理。
具体的，S8中采用CNC机床对零件进行加工，保证零件尺寸精度达到图纸要求，采用CNC自动化程度高，具有很高的生产效率。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种3D打印代替铸件燃油喷嘴壳体的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、材料的选择：根据零件的要求选择符合要求的材料；
S2、3D打印成型：将喷嘴壳体零件模型及辅助设计导入金属3D打印设备制作建造包，并进行建造；
S3、清理零件：打印完成后，将零件从3D打印设备中清理出来；
S4、退火：将3D打印的零件清理出来，进行去应力退火，根据材料种类的不同，选用相应的热处理工艺；
S5、线切割：将成型的零件从3D打印的基板上分离，得到需要的零件；
S6、钳工：去除支撑，打磨切割下来零件的表面；
S7、喷砂：去除零件表面的污垢，使零件表面状态均匀一致；
S8、机械加工：去除零件模型留余量的部分，保证零件尺寸精度达到图纸要求。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印代替铸件燃油喷嘴壳体的加工方法，其特征在于：所述S2中采用的SLM选区激光熔化成型技术，并用3D作图软件预先将模型图纸尺寸导入到SLM机器中。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印代替铸件燃油喷嘴壳体的加工方法，其特征在于：所述S3中采用毛刷将零件周围的金属料清扫干净，使整个零件完整的裸露出来。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印代替铸件燃油喷嘴壳体的加工方法，其特征在于：所述S4中的退火装置采用真空退火炉。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印代替铸件燃油喷嘴壳体的加工方法，其特征在于：所述S6中使用打磨机对零件与基板连接处进行打磨，使零件表面光滑。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印代替铸件燃油喷嘴壳体的加工方法，其特征在于：所述S8中采用CNC机床对零件进行加工，保证零件尺寸精度达到图纸要求。
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