一种复杂内流道铝合金零件的激光精密成形方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属成形技术领域，具体涉及一种复杂内流道铝合金零件的激光精密 成形方法。
【背景技术】
[0002] 目前国内生产复杂内流道铝合金零件的一般方法是铸焊组合结构，即：底板采用 精密铸造生产，然后将盖板封焊在底板上，最终实现复杂内流道铝合金零件的生产制造。但 是，采用这种方法制造存在诸多缺点：（1)底板采用铸造方法生产，由于该类零件自身结构 特点而导致铸造成形后零件组织不致密，内流道侧壁容易产生缩松甚至冷隔、缩孔等铸造 缺陷，这些缺陷在后续打压过程中容易发生渗漏，造成零件报废；（2)此外，后续由于盖板 焊接到底板上，焊接热影响区内组织粗大，焊接应力集中，往往会产生裂纹；（3)由于零件 壁很薄，焊接过程中很容易导致侧壁变形，不仅影响外观质量而且影响零件的使用性能。由 于上述原因造成传统制造方法不仅生产效率低下，而且产品合格率低，导致零件生产周期 长，制造成本高，严重制约该类零件的工程化应用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种复杂内流道铝合金零件的激光精密成形方法，解决了现 有内流道铝合金零件制造方法易使内流道侧壁产生缺陷、后续焊接过程易导致侧壁变形的 问题。
[0004] 本发明所采用的技术方案是，一种复杂内流道铝合金零件的激光精密成形方法， 包括以下步骤：
[0005] 步骤1 :根据成形零件建立零件三维模型，并用切分软件对零件三维模型进行分 层切片离散处理，获得各层激光的扫描路径；
[0006] 步骤2 :将基材固定在激光成形设备的成型缸工作台上，将铝合金粉末放入粉末 缸中；
[0007] 步骤3 :在成形室中充入氩气，控制成形室内氧气浓度不高于IOppm;启动铺粉装 置，在基材上铺设一层铝合金粉末；
[0008] 步骤4:启动激光成形设备，激光器发出的激光束根据当前层激光扫描路径对基 材上的粉末进行旋转扫描，加工出当前层，并对当前层外轮廓进行重复扫描；
[0009] 步骤5:成形缸下降一个层厚的距离，粉末缸随之上升一个层厚的距离，同时，铺 粉装置在已加工好的当前层上铺设一层铝合金粉末；
[0010] 步骤6 :重复步骤4~5,直至整个零件加工完毕；
[0011] 步骤7 :打开成形室，去除粉末，取出经步骤6加工完毕的铝合金零件，对成形的铝 合金零件进行退火处理，制得。
[0012] 本发明的特点还在于，
[0013] 铝合金粉末包括以下组分：Si :7. 0 %~9. 0 %，Mg :0· 5 %~0· 8 %， 0<Fe ^ 0. 60 %,0<Cu ^ 0. 10 %,0<Mn ^ 0. 60 %,0<Ni ^ 0. 15 %,0<Zn ^ 0. 05 %, 0〈Ti < 0. 10 %，其余为Al，铝合金粉末粒度为50-100 μ m。
[0014] 步骤3中，氩气纯度不低于99. 99%。
[0015] 步骤4中，激光成形设备的加工参数为：激光功率：200-400W，激光光斑直 径：0. 06-0. 15_，扫描速度：900-1500mm/s，供粉量：0. 07-0. 15mm/ 层，单层层高： 0. 02-0. 08mm，成形室内氩气循环风速控制电压：2. 5-2. 8V。
[0016] 步骤7中，退火工艺为：在200~320°C下保温3-7h后空冷至室温。
[0017] 铺粉装置为刮板。
[0018] 激光器为光纤激光器。
[0019] 本发明的有益效果是：一种复杂内流道铝合金零件的激光精密成形方法，
[0020] (1)通过采用逐层堆积成形的方法，零件成形后组织致密、细小均匀、无铸造工艺 产生的缩松、缩孔以及冷隔等铸造缺陷，冶金质量好，打压过程中不会发生渗漏；
[0021] (2)成形过程中应力集中小，通过采用特定工艺参数保证了零件成形后几乎无变 形现象发生，获得的薄壁零件侧壁形位公差好，后续无需任何处理；
[0022] (3)通过采用三维数模一次成形，无需铸造时的型、芯以及后续焊接，提高了材料 利用率，减少了工序，缩短了零件制造周期；
[0023] (4)通过使用特定组分含量的铝合金粉末，结合快速成形工艺和传统热处理工艺， 获得的零件同时具有高强度、高塑性，综合力学性能远远高于铸件。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0025] 本发明一种复杂内流道铝合金零件的激光精密成形方法，具体实施步骤如下：
[0026] 步骤1 :根据成形零件建立零件三维模型，并用切分软件对零件三维模型进行分 层切片离散处理，获得各层激光的扫描路径；
[0027] 步骤2 :将基材固定在激光成形设备的成型缸工作台上，将铝合金粉末放入 粉末缸中，其中，铝合金粉末包括以下组分：Si :7. 0%~9.0%，Mg :0.5%~0.8%， 0<Fe ^ 0. 60 %,0<Cu ^ 0. 10 %,0<Mn ^ 0. 60 %,0<Ni ^ 0. 15 %,0<Zn ^ 0. 05 %, 0〈Ti < 0. 10 %，其余为Al，铝合金粉末粒度为50-100 μ m ;
[0028] 步骤3 :在成形室中充入氩气，氩气纯度不低于99. 99%，并控制成形室内氧气浓 度不高于IOppm ;启动铺粉装置，在基材上铺设一层铝合金粉末；
[0029] 步骤4:启动激光成形设备，激光器发出的激光束根据当前层激光扫描路径对基 材上的粉末进行旋转扫描，加工出当前层，并对当前层外轮廓进行重复扫描，其中，激光 成形设备的加工参数为：激光功率 ：200-400W，激光光斑直径：0. 06-0. 15mm，扫描速度： 900-1500mm/s，供粉量：0.07-0. 15mm/层，单层层高：0.02-0. 08mm，成形室内氩气循环风速 控制电压：2. 5-2. 8V ;
[0030] 步骤5:成形缸下降一个层厚的距离，粉末缸随之上升一个层厚的距离，同时，刮 板在已加工好的当前层上铺设一层铝合金粉末；
[0031] 步骤6 :重复步骤4~5,直至整个零件加工完毕；
[0032] 步骤7 :打开成形室，去除粉末，取出经步骤6加工完毕的铝合金零件，对成形的铝 合金零件进行退火处理，退火工艺为：在200~320°C下保温3-7h后空冷至室温，制得。 [0033] 实施例1
[0034] 根据成形零件建立零件三维模型，并用切分软件对零件三维模型进行分层切片离 散处理，获得各层激光的扫描路径；将基材固定在激光成形设备的成型缸工作台上，将铝合 金粉末放入粉末缸中，其中，铝合金粉末包括以下组分：Si :7. 0%，Mg:0. 5%，Fe :0. 45%， Cu :0· 08%，Mn :0. 55%，Ni :(λ 10%，Ζη :(λ 03%，Ti :(λ 06%，其余为 A1，铝合金粉末粒度为 50 μ m ;在成形室中充入氩气，氩气纯度99. 99 %，并控制成形室内氧气浓度为5ppm ;启动铺 粉装置，在基材上铺设一层铝合金粉末；启动激光成形设备，激光器发出的激光束根据当前 层激光扫描路径对基材上的粉末进行旋转扫描，加工出当前层，并对当前层外轮廓进行重 复扫描，其中，激光成形设备的加工参数为：激光功率：400W，激光光斑直径：0. 06mm，扫描 速度