CN112170843A - 一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，首先建立不同流道尺寸的旋流器三维模型，并按三维模型进行多个零件的增材制造成形，再对成形后的旋流器流道几何尺寸进行测量，根据影响关系确定旋流器流道的几何尺寸，再重新修正旋流器三维模型，再按修正后的三维模型进行增材制造成形，去除流道表面的粉末粘连和激光轨迹，流道几何尺寸与流量值直接达到要求。本发明能够避免人工大量打磨流道，提高了流道一致性，提高了旋流器合格率，提高了加工效率。

Description

一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法

技术领域

本发明属于激光选区熔化增材制造技术领域，具体涉及一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法。

背景技术

随着航空发动机技术的快速发展，为了提高燃烧室的温升及拓宽其稳定工作范围，保证火焰筒头部具有良好的雾化特性并形成良好的气流结构，航空发动机旋流器采用整体成形，且几何精度、流量值范围、一致性等要求也越来越高。采用传统制造工艺已很难满足设计要求。

激光选区熔化增材制造工艺(以下简称增材制造)具有无需专用模具、设计自由度高等特点，适合于具有复杂、一体化等结构特征金属零件的成形，而对于航空发动机整体结构旋流器的增材制造，既要保证几何精度，又要保证流量值范围的要求，制造中主要通过调节流道的几何尺寸控制流量值，这就相当于进一步提高了流道的几何精度，为了满足流量值和几何精度的要求，通常增加流道叶片工艺余量，后期通过人工逐步打磨的方式调节叶片厚度，进而控制流道的流量值，这样容易造成流道一致性差、尺寸超差等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，能够避免人工大量打磨流道，提高了流道一致性，提高了旋流器合格率，提高了加工效率。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，包括以下步骤：

步骤一：根据预先设计的旋流器流道几何尺寸公差，建立若干流道几何尺寸不同的旋流器三维模型；

步骤二：采用激光选区熔化成形工艺，按照步骤一建立的旋流器三维模型进行旋流器成形，得到若干第一旋流器；

步骤三：对步骤二得到的第一旋流器的流道几何尺寸进行测量，将测量得到的第一旋流器的流道几何尺寸与该第一旋流器对应的旋流器三维模型的流道几何尺寸作差比较；

步骤四：根据步骤三中作差比较得到的结果将对应的旋流器三维模型进行修正，得到若干流道几何尺寸不同的修正后旋流器三维模型；

步骤五：采用激光选区熔化成形工艺，按照步骤四得到的修正后旋流器三维模型进行旋流器成形，得到若干修正后旋流器；

步骤六：对步骤五得到的修正后旋流器的流道几何尺寸进行测量，并对修正后旋流器的流道流量值进行测量；

步骤七：根据步骤六的测量结果，从若干修正后旋流器中选取流道几何尺寸以及流量值能够同时满足要求的修正后旋流器，并将该修正后旋流器对应的修正后旋流器三维模型作为最终的工艺模型。

进一步地，步骤一中，每个所述旋流器三维模型的流道几何尺寸均位于所述预先设计的旋流器流道几何尺寸公差范围内。

进一步地，步骤二和步骤六中，激光选区熔化成形均在同一设备上按照相同的工艺方法和工艺参数进行。

进一步地，步骤二中，激光选区熔化成形后对第一旋流器进行热处理、线切割、去支撑和吹砂工序。

进一步地，步骤二中，对成形后的第一旋流器流道表面的粘连粉末和激光轨迹进行打磨去除。

进一步地，流道几何尺寸包括旋流器的内环外径、外环内径和叶片厚度；

步骤三中，采用非接触式或解剖零件的方法，测量旋流器的内环外径、外环内径和叶片厚度。

进一步地，流道几何尺寸包括旋流器的内环外径、外环内径和叶片厚度；

步骤四中，通过调整旋流器三维模型的内环外径、外环内径和叶片厚度中的一个或多个尺寸对旋流器三维模型进行修正。

进一步地，步骤五中，激光选区熔化成形后对修正后旋流器进行热处理、线切割、去支撑和吹砂工序。

进一步地，步骤五中，对成形后的修正后旋流器流道表面的粘连粉末和激光轨迹进行打磨去除。

进一步地，流道几何尺寸包括旋流器的内环外径、外环内径和叶片厚度；

步骤六中，采用非接触式或解剖零件的方法，测量旋流器的内环外径、外环内径和叶片厚度。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供的一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，在批量生产中，按最终确定的工艺模型进行旋流器的激光选区熔化成形，仅需将流道表面的粘连粉末和激光轨迹打磨去除，旋流器流道的几何尺寸与流量值即可以满足要求，避免了为达到流量要求而进行大量的人工修整流道，减少了人工操作带来的不确定性因素，提高了旋流器流道的一致性和合格率；同时由于去除了人工修整流道的工序，提高了生产效率。

进一步地，每个旋流器三维模型的流道几何尺寸均位于预先设计的旋流器流道几何尺寸公差范围内，这样能够保证成形后所有旋流器流道的实际几何尺寸均在公差范围内，再在这些成形后旋流器中选择流量值满足要求的旋流器，达到几何尺寸与流量同时满足要求的目的。

进一步地，激光选区熔化成形均在同一设备上按照相同的工艺方法和工艺参数进行，排除了不同设备、工艺方法和工艺参数带来的误差，提高了试验的准确性。

进一步地，激光选区熔化成形后对第一旋流器进行热处理、线切割、去支撑和吹砂工序，保证了试验的准确性。

进一步地，旋流器流道粘连粉末和激光轨迹会影响几何尺寸和流量的检测精度，因此对成形后的第一旋流器流道表面的粘连粉末和激光轨迹进行打磨去除。

进一步地，旋流器流道为整体复杂结构，直接测量的精度不高甚至有些特征无法测量，非接触式或解剖零件的测量方法，能够保证流道几何尺寸的测量精度。

进一步地，旋流器流道流量很难通过几何尺寸进行调节，公差要求内相对应的流道几何尺寸范围很小，因此需要对流道涉及的一个或多个尺寸进行调节并修正，最终选择最合适的旋流器流道工艺模型。

进一步地，激光选区熔化成形后对修正后旋流器进行热处理、线切割、去支撑和吹砂工序，这样保证三维模型修正前后，旋流器流道实际状态一致，提高试验的准确性。

进一步地，旋流器流道粘连粉末和激光轨迹会影响几何尺寸和流量的检测精度，因此对成形后的修正后旋流器流道表面的粘连粉末和激光轨迹进行打磨去除。

进一步地，旋流器流道为整体复杂结构，直接测量的精度不高甚至有些特征无法测量，非接触式或解剖零件的测量方法，能够保证流道几何尺寸的测量精度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为旋流器结构正视示意图；

图2为旋流器结构俯视示意图。

图中：1-流道；2-内环；3-外环；4-叶片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

旋流器的结构结合图1和图2所示，旋流器流道1几何尺寸包括旋流器的内环2外径、外环3内径和叶片4厚度。

作为本发明的某一具体是实施方式，一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，包括以下步骤：

步骤一：根据预先设计的旋流器流道几何尺寸公差，建立若干流道几何尺寸不同的旋流器三维模型，每个旋流器三维模型的流道几何尺寸均位于预先设计的旋流器流道几何尺寸公差范围内；也就是说，在预先设计的旋流器流道几何尺寸公差范围内，精细化划分建立多个流道几何尺寸不同的旋流器三维模型。

步骤二：采用激光选区熔化成形工艺，按照步骤一建立的旋流器三维模型进行旋流器成形，得到若干第一旋流器；

激光选区熔化成形后对第一旋流器进行热处理、线切割、去支撑和吹砂工序，并对成形后的第一旋流器流道表面的粘连粉末和激光轨迹采用人工打磨的方法进行打磨去除。

步骤三：对步骤二得到的第一旋流器的流道几何尺寸进行测量，将测量得到的第一旋流器的流道几何尺寸与该第一旋流器对应的旋流器三维模型的流道几何尺寸作差比较；

流道几何尺寸包括旋流器的内环外径、外环内径和叶片厚度，可采用非接触式或解剖零件的方法，测量旋流器的内环外径、外环内径和叶片厚度。

步骤四：根据步骤三中作差比较得到的结果将对应的旋流器三维模型进行修正，得到若干流道几何尺寸不同的修正后旋流器三维模型；也就是说，根据实际成形的误差值，相对应的对初始建立的旋流器三维模型进行修正，重新建立修正后的旋流器三维模型；

具体的，根据实际情况，通过调整旋流器三维模型的内环外径、外环内径和叶片厚度中的一个或多个尺寸对旋流器三维模型进行修正。

步骤五：采用激光选区熔化成形工艺，按照步骤四得到的修正后旋流器三维模型进行旋流器成形，得到若干修正后旋流器；本步骤中和步骤二中的激光选区熔化成形设备是同一台设备，即激光选区熔化成形均在同一设备上按照相同的工艺方法和工艺参数进行；

激光选区熔化成形后对修正后旋流器进行热处理、线切割、去支撑和吹砂工序，并对成形后的修正后旋流器流道表面的粘连粉末和激光轨迹进行打磨去除。

步骤六：对步骤五得到的修正后旋流器的流道几何尺寸进行测量，并对修正后旋流器的流道流量值进行测量；

具体的，可采用非接触式或解剖零件的方法，测量旋流器的内环外径、外环内径和叶片厚度。

步骤七：根据步骤六的测量结果，从若干修正后旋流器中选取流道几何尺寸以及流量值能够同时满足要求的修正后旋流器，并将该修正后旋流器对应的修正后旋流器三维模型作为最终的工艺模型。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据预先设计的旋流器流道几何尺寸公差，建立若干流道几何尺寸不同的旋流器三维模型；

步骤二：采用激光选区熔化成形工艺，按照步骤一建立的旋流器三维模型进行旋流器成形，得到若干第一旋流器；

步骤三：对步骤二得到的第一旋流器的流道几何尺寸进行测量，将测量得到的第一旋流器的流道几何尺寸与该第一旋流器对应的旋流器三维模型的流道几何尺寸作差比较；

步骤四：根据步骤三中作差比较得到的结果将对应的旋流器三维模型进行修正，得到若干流道几何尺寸不同的修正后旋流器三维模型；

步骤五：采用激光选区熔化成形工艺，按照步骤四得到的修正后旋流器三维模型进行旋流器成形，得到若干修正后旋流器；

步骤六：对步骤五得到的修正后旋流器的流道几何尺寸进行测量，并对修正后旋流器的流道流量值进行测量；

步骤七：根据步骤六的测量结果，从若干修正后旋流器中选取流道几何尺寸以及流量值能够同时满足要求的修正后旋流器，并将该修正后旋流器对应的修正后旋流器三维模型作为最终的工艺模型。

2.根据权利要求1所述的一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，其特征在于，步骤一中，每个所述旋流器三维模型的流道几何尺寸均位于所述预先设计的旋流器流道几何尺寸公差范围内。

3.根据权利要求1所述的一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，其特征在于，步骤二和步骤六中，激光选区熔化成形均在同一设备上按照相同的工艺方法和工艺参数进行。

4.根据权利要求1所述的一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，其特征在于，步骤二中，激光选区熔化成形后对第一旋流器进行热处理、线切割、去支撑和吹砂工序。

5.根据权利要求4所述的一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，其特征在于，步骤二中，对成形后的第一旋流器流道表面的粘连粉末和激光轨迹进行打磨去除。

6.根据权利要求1所述的一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，其特征在于，流道几何尺寸包括旋流器的内环外径、外环内径和叶片厚度；

步骤三中，采用非接触式或解剖零件的方法，测量旋流器的内环外径、外环内径和叶片厚度。

7.根据权利要求1所述的一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，其特征在于，流道几何尺寸包括旋流器的内环外径、外环内径和叶片厚度；

步骤四中，通过调整旋流器三维模型的内环外径、外环内径和叶片厚度中的一个或多个尺寸对旋流器三维模型进行修正。

8.根据权利要求1所述的一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，其特征在于，步骤五中，激光选区熔化成形后对修正后旋流器进行热处理、线切割、去支撑和吹砂工序。

9.根据权利要求8所述的一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，其特征在于，步骤五中，对成形后的修正后旋流器流道表面的粘连粉末和激光轨迹进行打磨去除。

10.根据权利要求1所述的一种旋流器流道的激光选区熔化成形工艺模型确定方法，其特征在于，流道几何尺寸包括旋流器的内环外径、外环内径和叶片厚度；

步骤六中，采用非接触式或解剖零件的方法，测量旋流器的内环外径、外环内径和叶片厚度。

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