CN112091212A - 一种多联多通供油管接头组及其激光选区熔化成形方法 - Google Patents

一种多联多通供油管接头组及其激光选区熔化成形方法 Download PDF

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Abstract

一种多联多通供油管接头组及其激光选区熔化成形方法，属于航空发动机及增材制造技术领域。所述多联多通供油管接头组，包括至少三个供油管接头，每个供油管接头包括至少三个外接通道连接部，各个供油管接头之间通过连接件连接，所述多联多通供油管接头组的激光选区熔化成形方法，包括如下步骤：S1、数模加工余量添加及支撑添加；S2、进行供油管接头组的激光选区熔化成形；S3、后处理。所述多联多通供油管接头组及其激光选区熔化成形方法能够减少加工工序、缩短研制周期、提高材料利用率，满足供油管接头功能性、实用性、经济性要求。

Description

一种多联多通供油管接头组及其激光选区熔化成形方法
技术领域
本发明涉及航空发动机及增材制造技术领域，特别涉及一种多联多通供油管接头组及其激光选区熔化成形方法。
背景技术
航空发动机外部供油管路被誉为发动机的“血液”，其排布错综复杂，分散在发动机的各个部位，是保证发动机燃油传输、供给的关键。其中，供油管接头作为燃油管路系统中的重要部件，连接了各种不同规格、形状的供油管，其在燃油传输过程中提供可靠、稳定的转接、分流，并承受一定的油压。
目前，供油管接头由传统“精密铸造”或“锻造+机加”的制造而成，现有制造工艺仅能制造结构简单、形状规则的供油管接头。然而，随着航空发动机对减重、燃油经济性等需求的增大，管接头的设计也趋于复杂，如存在多联排及多通道的复杂结构供油管接头，但传统制造工艺弊端如下：几乎无法直接成形，需组合焊接等；采用传统制造工艺，存在加工工序多、制造周期长、材料利用率低等诸多弊端，上述弊端都制约了管接头的研发，同样制约了航空发动机的研发。而且，航空发动机燃油管路中的供油管接头由于传统制造工艺的束缚，使其结构趋于简单、功能不足，导致油路出现交叉、重叠的排布劣势，影响发动机使用性能，并增加发动机重量和成本。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种多联多通供油管接头组及其激光选区熔化成形方法，其能够减少加工工序、缩短研制周期、提高材料利用率，满足供油管接头功能性、实用性、经济性要求。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种多联多通供油管接头组，包括至少三个供油管接头，每个供油管接头包括至少三个外接通道连接部，各个供油管接头之间通过连接件连接。
一种多联多通供油管接头组的激光选区熔化成形方法，用于制备上述多联多通供油管接头组，包括如下步骤：
S1、数模加工余量添加及支撑添加：
在激光选区熔化成形前，在供油管接头的装配部位，设置加工余量，加工余量的厚度为0.8-1mm；在供油管接头外部与激光选区熔化成形方向的夹角为90°的悬空面，设置漏斗形支撑；在供油管接头内部与激光选区熔化成形方向的夹角为90°的悬空面，设置45°锥形支撑；
S2、进行供油管接头组的激光选区熔化成形：
在激光选区熔化成形过程中，供油管接头组与漏斗形支撑的激光选区熔化成形工艺参数的数值比值为1：(1.5-2)，所述45°锥形支撑与漏斗形支撑的光选区熔化成形工艺参数的数值相等；
S3、后处理：
在激光选区熔化成形后，首先，将供油管接头组、45°锥形支撑、漏斗形支撑和基板一起进行短时去应力热处理；其次，将供油管接头组与45°锥形支撑、漏斗形支撑和基板分离，单独对供油管接头组进行热处理。
进一步的，所述漏斗形支撑的底部与基板表面的连接面积为4-9mm2，所述漏斗形支撑的倾斜面与激光选区熔化成形方向的夹角为45°。
进一步的，所述激光选区熔化成形工艺参数包括激光功率、激光光斑直径和铺粉层厚。
进一步的，所述45°锥形支撑和漏斗形支撑在激光选区熔化成形过程中均采用隔层激光扫描的方式。
本发明的有益效果：
(1)本发明的多联多通供油管接头组能够满足更多功能性要求，更具有实用性，如零件根据使用需要增加任意方向的油路，根据管路数量增加多联排组合；
(2)本发明经济性更优，能够实现复杂结构“近净”一体成形，突破了传统制造工艺的局限，工艺过程中加工工序少、研制周期短、材料利用率高；
(3)本发明相较于一般激光选区熔化成形工艺及后处理工艺，优化后的工艺在保证零件质量的同时，成形效率更高。
本发明的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的多联多通供油管接头组的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的供油管接头的剖视图；
图3是本发明实施例提供的供油管接头设置加工余量和支撑的示意图一；
图4是本发明实施例提供的供油管接头设置加工余量和支撑的示意图二。
说明书附图中的附图标记包括：
1-供油管接头，2-外接通道连接部，3-连接件，4-加工余量，5-漏斗形支撑，6-45°锥形支撑。
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的一部分实施例，而不是全部的实施例。
为了解决现有技术存在的技术问题，如图1和图2所示，本发明提供了一种多联多通供油管接头组，包括至少三个供油管接头1，每个供油管接头1包括至少三个外接通道连接部2，各个供油管接头1之间通过连接件3连接。
本发明中，多联多通供油管接头组的多联是指不少于三个相同或相似结构接头的组合；多通是指单一接头中存在不少于三个外接通道，通过多个连接件3将多个供油管接头1组合成总体结构进行使用，保证工作的稳定性，避免交叉、重叠排布，保证发动机的使用性能。
如图3和图4所示，一种多联多通供油管接头组的激光选区熔化成形方法，用于制备上述多联多通供油管接头组，包括如下步骤：
S1、数模加工余量4添加及支撑添加：
在激光选区熔化成形前，在供油管接头1的装配部位，设置加工余量4，加工余量4的厚度为0.8-1mm；在供油管接头1外部与激光选区熔化成形方向的夹角为90°的悬空面，设置漏斗形支撑5；在供油管接头1内部与激光选区熔化成形方向的夹角为90°的悬空面，设置45°锥形支撑6；
作为优选，漏斗形支撑5的底部与基板表面的连接面积为4-9mm2，漏斗形支撑5的倾斜面与激光选区熔化成形方向的夹角为45°
本发明中，在激光选区熔化成形前，分析供油管接头组的设计结构及尺寸，进行余量添加，在供油管接头1与其他零件存在装配关系的部位，即需要进一步机械加工的部位，如外螺纹连接处、内螺纹连接处、螺栓连接装配面等，添加加工余量4，厚度为0.8-1mm，既能够缩短加工时间，保证最终零件尺寸精度，还便于后续机械加工工序去除。对于存在悬空面的部位，即与成形方向的夹角为90°的平面，需添加支撑，在供油管接头1外部添加漏斗形支撑5，漏斗形支撑5的倾斜面与激光选区熔化成形方向的夹角为45°；在供油管接头1内部添加45°锥形支撑6，激光选区熔化成形方向为垂直于基板平面的方向。
S2、进行供油管接头组的激光选区熔化成形：
在激光选区熔化成形过程中，供油管接头组与漏斗形支撑5的激光选区熔化成形工艺参数的数值比值为1：(1.5-2)，45°锥形支撑6与漏斗形支撑5的光选区熔化成形工艺参数的数值相等；
本发明中，激光选区熔化成形工艺参数包括激光功率、激光光斑直径和铺粉层厚，45°锥形支撑6和漏斗形支撑5在激光选区熔化成形过程中均采用隔层激光扫描的方式，支撑部位采用隔层激光扫描烧结的工艺方式制造，即零件主体与支撑的激光选区熔化成形工艺参数的数值比值约为1：(1.5-2)，比如零件主体激光功率为150W，45°锥形支撑6激光功率为300W，漏斗形支撑5激光功率为300W；零件主体激光光斑直径为70μm，45°锥形支撑6激光光斑直径为140μm，漏斗形支撑5激光光斑直径为140μm；零件主体铺粉层厚为0.03mm，45°锥形支撑6铺粉层厚为0.06mm，漏斗形支撑5铺粉层厚为0.06mm。
S3、后处理：
在激光选区熔化成形后，首先，将供油管接头组、45°锥形支撑6、漏斗形支撑5和基板一起进行短时去应力热处理；其次，将供油管接头组与45°锥形支撑6、漏斗形支撑5和基板分离，单独对供油管接头组进行热处理。
本发明中，在激光选区熔化成形后，零件、支撑和基板一起应优先进行短时(1-2小时)去应力热处理，随后对零件与支撑和基板进行电火花线切割，使零件与支撑和基板分离，单独对零件进行热处理。在实际加工中，待同一批次大量零件均完成成形后及分离后，再同炉进行最终热处理，能够提高加工效率。
以某航空发动机高温合金打压接头为例，其激光选区熔化成形方法如下：
S1、数模加工余量4添加及支撑添加：
在激光选区熔化成形前，在打压接头的装配部位，设置加工余量，加工余量的厚度为1mm；在打压接头外部与激光选区熔化成形方向的夹角为90°的悬空面，设置漏斗形支撑；在打压接头内部与激光选区熔化成形方向的夹角为90°的悬空面，设置45°锥形支撑；
漏斗形支撑的底部与基板表面的连接面积为4mm2，漏斗形支撑的倾斜面与激光选区熔化成形方向的夹角为45°。
S2、进行打压接头的激光选区熔化成形：
在激光选区熔化成形过程中，打压接头与漏斗形支撑的激光选区熔化成形工艺参数的数值比值为1：2，45°锥形支撑与漏斗形支撑的光选区熔化成形工艺参数的数值相等；
本实施例中，激光选区熔化成形工艺参数包括激光功率、激光光斑直径和铺粉层厚，45°锥形支撑和漏斗形支撑在激光选区熔化成形过程中均采用隔层激光扫描的方式，需调整的激光选区熔化成形工艺参数：激光功率、激光光斑直径和铺粉层厚的参数数值如表1所示：
表1激光选区熔化成形工艺参数的参数数值
Figure BDA0002673114320000041
S3、后处理：
在激光选区熔化成形后，首先，将供油管接头组、45°锥形支撑、漏斗形支撑和基板一起进行短时去应力热处理；其次，将供油管接头组与45°锥形支撑、漏斗形支撑和基板分离，待同一批次大量零件均完成成形及分离后，再同炉进行最终热处理，能够提高加工效率。
需要说明的是，本发明需要的其余工艺流程与常规激光选区熔化工艺相同，属于本发明技术领域公知技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种多联多通供油管接头组，其特征在于，包括至少三个供油管接头，每个供油管接头包括至少三个外接通道连接部，各个供油管接头之间通过连接件连接。
2.一种多联多通供油管接头组的激光选区熔化成形方法，用于制备权利要求1所述的多联多通供油管接头组，其特征在于，包括如下步骤：
S1、数模加工余量添加及支撑添加：
在激光选区熔化成形前，在供油管接头的装配部位，设置加工余量，加工余量的厚度为0.8-1mm；在供油管接头外部与激光选区熔化成形方向的夹角为90°的悬空面，设置漏斗形支撑；在供油管接头内部与激光选区熔化成形方向的夹角为90°的悬空面，设置45°锥形支撑；
S2、进行供油管接头组的激光选区熔化成形：
在激光选区熔化成形过程中，供油管接头组与漏斗形支撑的激光选区熔化成形工艺参数的数值比值为1：(1.5-2)，所述45°锥形支撑与漏斗形支撑的光选区熔化成形工艺参数的数值相等；
S3、后处理：
在激光选区熔化成形后，首先，将供油管接头组、45°锥形支撑、漏斗形支撑和基板一起进行短时去应力热处理；其次，将供油管接头组与45°锥形支撑、漏斗形支撑和基板分离，单独对供油管接头组进行热处理。
3.根据权利要求2所述的多联多通供油管接头组的激光选区熔化成形方法，其特征在于，所述漏斗形支撑的底部与基板表面的连接面积为4-9mm2，所述漏斗形支撑的倾斜面与激光选区熔化成形方向的夹角为45°。
4.根据权利要求2所述的多联多通供油管接头组的激光选区熔化成形方法，其特征在于，所述激光选区熔化成形工艺参数包括激光功率、激光光斑直径和铺粉层厚。
5.根据权利要求2所述的多联多通供油管接头组的激光选区熔化成形方法，其特征在于，所述45°锥形支撑和漏斗形支撑在激光选区熔化成形过程中均采用隔层激光扫描的方式。
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