专利名称：：一种af1410超高强钢飞机平尾转轴的制造方法
技术领域：
：本发明涉及激光成形技术和超高强钢材料，特别提供了制造AF1410超高强钢整体飞机平尾转轴的方法
背景技术：
AF1410钢(16Col4NilOCr2Mo)是低碳高合金二次硬化超高强度钢，具有优良的综合力学性能、低温性能和焊接性能，能够用于损伤容限设计，适合制造长寿命、高强度结构件、轴类零件和紧固件等，常用于制造飞机平尾转轴，多采用焊接方式，其原材料主要为棒材和锻件。AF1410钢焊接平尾转轴可使焊缝接头强度系数稳定地大于0.9，通过表面强化与防护，基本可以满足设计要求。但是，如果类似的这种平尾转轴的焊接工艺控制不当，容易诱发裂纹或腐蚀，例如在飞机服役过程中发现，某型飞机中的多架次平尾焊接转轴出现腐蚀与裂纹故障，既是潜在的巨大安全隐患，又因更换新件而造成维护成本剧增。由于平尾转轴是闭腔"枣核"形结构，按传统制造工艺无法制造出转轴整体件。因此，焊接隐患是AF1410钢焊接平尾转轴制件中存在的主要问题。
发明内容本发明的目的在于提供一种利用激光成形技术制造AF1410超高强钢飞机平尾转轴的方法，通过该方法所制造的平尾转轴，其结构性能与整体锻件性能相当，而且不需要焊接工艺环节，不增加制造难度，不需要锻造过程，制造成本同比降低1/3，制造周期减少l/2以上。本发明提供了一种AF1410超高强钢飞机平尾转轴的制造方法，采用真空非接触等离子熔化，将AF1410超高强钢的板材、棒材或锻件机械加工后的细棒氩气雾化制成粉末，以粉末雾化态真空罐装供应，其中粉末70%为球形粉末，需筛分和干燥，粒度为100~300目；利用激光成形技术，按照平尾转轴三维数模，将AF1410超高强钢粉末逐层熔化沉积，直至堆积成所设计的零件毛坯，最后通过常规的数控机械加工即可制成AF1410整体平尾转轴。其中激光成形技术的主要工艺参数为激光束功率3.012kW，优选8.012kW激光束斑直径(p36mm，优选56mm扫描速度5~15mm/min，优选810mm/min粉末流量范围15~30g/min，优选2024g/min单层沉积厚度0.40.8mm，优选0.4-0.6mm。本发明提供的AF1410超高强钢飞机平尾转轴的制造方法，除适合AF1410超高强钢外，还包括其它适合制造平尾转轴的超高强钢。本发明首次创造性地利用激光熔化沉积(激光快速成形)技术，实现了AF1410钢整体平尾转轴制造，而且不需要锻造和焊接过程，对原材料规格无特殊要求，零件的组织、成分、性能与锻件所制成的零件相当，制造成本、制造周期等方面均具有显著优势。具体实施方式实施例l将AF1410钢原材料加工成截面约15X15mm的棒材，长度1000mm，按照激光成形制造技术要求，采用真空非接触等离子熔化——^m气雾化技术制备粉末，以粉末雾化态真空罐装供应。粉末70%为球形粉末，经筛分和干燥，粒度需根据零件与工艺确定，一般为100300目；利用激光熔化沉积设备和工艺，按照零件三维数模进行零件近终成形。AF1410钢粉末成分百分比为C0.18、Si0.035、S0.001、P0.0034、S+P0.0044、Crl.98、NilO.l、Col3.8、Mol.09，Ti0.009、A10.007、00.00008、N0.00008;采用C02激光器，输出功率为8000W，光斑直径为5mm，焦距500mm，扫描速度8mm/min，粉末流量21g/min，单层沉积厚度0,4mm，用氩气吹扫保护。表1AF1410钢激光成形平尾转轴件室温拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从表1中可以看出，由AF1410钢激光成形平尾转轴件的室温拉伸性能优异，其强度与塑性基本与锻件水平相当，纵向和横向之间的强度基本相同，塑性相当。通过表1中的试验数据可知，AF1410钢激光成形件具有很好的室温拉伸强度和塑性，基本达到了锻件水平；而且同焊接转轴相比，在同样几何尺寸的情况下，其静强度可提高10%，疲劳寿命应延长3倍以上。实施例2其他条件同实施例l，采用C02激光器，输出功率为10000W，光斑直径为5.0mm，焦距450mm，扫描速度9mm/min,粉末流量20g/min，单层沉积厚度0.5mm，用氩气吹扫保护。表2AF1410钢激光成形平尾转轴件室温拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从表2中可以看出，由AF1410钢激光成形平尾转轴件的室温拉伸性能优异，其强度与塑性基本与锻件水平相当，纵向和横向之间的强度基本相同，塑性相当。通过表l中的试验数据可知，AF1410钢激光成形件具有很好的室温拉伸强度和塑性，基本达到了锻件水平；而且同焊接转轴相比，在同样几何尺寸的情况下，其静强度可提高10%，疲劳寿命应延长3倍以上。实施例3其他条件同实施例l，采用C02激光器，输出功率为12000W，光斑直径为6.0mm，焦距450mm，扫描速度10mm/min，粉末流量24g/min，单层沉积厚度0.6mm，用氩气吹扫保护。表3AF1410钢激光成形平尾转轴件室温拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从表3中可以看出，由AF1410钢激光成形平尾转轴件的室温拉伸性能优异，其强度与塑性基本与锻件水平相当，纵向和横向之间的强度基本相同，塑性相当。通过表3中的试验数据可知，AF1410钢激光成形件具有很好的室温拉伸强度和塑性，基本达到了锻件水平；而且同焊接转轴相比，在同样几何尺寸的情况下，其静强度可提高10%，疲劳寿命应延长3倍以上。实施例4其他条件同实施例1，采用C02激光器，输出功率为7000W,光斑直径为5.0mm，焦距450mm,扫描速度8mm/min，粉末流量20g/min，单层沉积厚度0.4mm，用氩气吹扫保护。表4AF1410钢激光成形平尾转轴件室温拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>从表4中可以看出，由AF1410钢激光成形平尾转轴件的室温拉伸性能优异，其强度与塑性基本与锻件水平相当，纵向和横向之间的强度基本相同，塑性相当。通过表4中的试验数据可知，AF1410钢激光成形件具有很好的室温拉伸强度和塑性，基本达到了锻件水平；而且同悍接转轴相比，在同样几何尺寸的情况下，其静强度可提高10%，疲劳寿命应延长3倍以上。比较例其他条件同实施例1，采用C02激光器，输出功率为2500W,光斑直径为5.0mm，焦距450mm，扫描速度8mm/min，粉末流量20g/min，单层沉积厚度0.4mm,用氩气吹扫保护。表5AF1410钢激光成形平尾转轴件室温拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从表4中可以看出，由AF1410钢激光成形平尾转轴件的室温拉伸性能略低于锻件，其塑性略高于水平，通过无损检测技术，发现其内部存在微小裂纹且夹杂未熔透的孔洞等缺陷。权利要求1、一种AF1410超高强钢飞机平尾转轴的制造方法，其特征在于——采用真空非接触等离子熔化，将AF1410超高强钢的板材、棒材或锻件机械加工后的细棒氩气雾化制成粉末，以粉末雾化态真空罐装供应，其中粉末70％为球形粉末，需筛分和干燥，粒度为100～300目；——利用激光成形技术，按照飞机平尾转轴三维数模，将AF1410超高强钢粉末逐层熔化沉积，直至堆积成所设计的零件毛坯，其中所述的激光成形技术的主要工艺参数为激光束功率3.0～12kW激光束斑直径3～6mm扫描速度5～15mm/min粉末流量范围15～30g/min单层沉积厚度不高于0.8mm。2、按照权利要求1所述的AF1410超高强钢飞机平尾转轴的制造方法，其特征在于所述的激光成形技术的主要工艺参数为激光束功率8.0~12kW激光束斑直径cp56mm扫描速度8~10mm/min粉末流量范围20~24g/min单层沉积厚度0.4-0.6mm。3、按照权利要求1所述的AF1410超高强钢飞机平尾转轴的制造方法，其特征在于该制造方法除适合AF1410超高强钢外，还包括其它适合制造平尾转轴的超高强钢。全文摘要一种AF1410超高强钢飞机平尾转轴的制造方法，将AF1410超高强钢的棒材或锻件机械加工制成细棒，然后制成粉末；利用激光成形技术，按照平尾转轴零件的三维数模，将AF1410超高强钢粉末逐层熔化沉积，期间仅进行一次数控机械加工即可制成整体平尾转轴。本发明首次创造性地利用激光熔化沉积(激光快速成形)技术，实现了AF1410钢整体平尾转轴制造，不需要锻造和焊接过程，对原材料规格无特殊要求，零件的组织、成分、性能与锻件所制成的零件相当，制造成本降低1/3，制造周期减少1/2以上，静强度可提高10％，疲劳寿命应延长3倍以上。文档编号B22F3/105GK101229585SQ20081001030公开日2008年7月30日申请日期2008年2月1日优先权日2008年2月1日发明者王云阁,王华明,王向明申请人:王云阁