CN105269824A - 航空发动机叶片x射线检测装置的快速成形方法 - Google Patents

航空发动机叶片x射线检测装置的快速成形方法 Download PDF

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姚斐
姜勇
于亚平
李中权
成群林
邓竹君
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Abstract

本发明提供了一种航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法，包括步骤：一、根据叶片结构建立叶片X射线检测装置的三维实体模型；二、将检测装置的模型进行切片处理，规划每层的激光扫描路径；三、将模型输入到选择性激光烧结设备上，设定选择性激光烧结的工艺参数，激光束按照规划好的扫描路径扫描每一层粉末材料；四、加工完成后对零件表面进行光整处理；五、增强成形件的强度；六、待零件固化后去除表面多余物，得到叶片X射线检测装置。本发明工艺简单易控，操作可靠，生产周期短，可重复性强；采用本发明制造的叶片X射线检测装置力学性能可靠，满足使用要求，且能够根据叶片结构的不同实现快速响应制造。

Description

航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法
技术领域
本发明涉及非金属材料的快速成形技术领域，具体是一种航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法。
背景技术
目前对于叶片X射线检测装置主要采用机加工方式完成，由于叶片外形多为复杂的曲面，且种类繁多，机加工方式难以制造甚至无法制造可完全配合叶片外形的装置结构，且传统方式加工周期长，材料利用率低。
传统采用选择性激光烧结成形技术，首先将三维模型转化为一定厚度的二维片层信息，然后规划每一层的激光扫描路径，控制激光束对扫描路径进行扫描，使粉末材料而互相粘结，得到该层的实体。完成一层扫描后，成形腔下降一层铺粉高度，进行下一层的铺粉和烧结，最终形成三维实体件。选择性激光烧结成形件表面孔隙较多，粗糙度约为Ra12.5，强度低，不能满足装置的实际使用要求。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种工艺简单可控、产品性能满足使用要求的航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法。本发明是通过以下技术方案实现的。
根据本发明提供的一种航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法，包括如下步骤：
步骤1、根据叶片结构建立叶片X射线检测装置的三维实体模型；
步骤2、对所述三维实体模型进行切片处理，规划每层切片对应的激光扫描路径；
步骤3、将粉末材料放入选择性激光烧结设备的料箱中，将三维实体模型输入到选择性激光烧结设备中，设定选择性激光烧结的工艺参数，选择性激光烧结设备的激光束按照所述激光扫描路径扫描与各层切片分别对应的各层粉末材料，直至选择性激光烧结加工结束，得到成形件；
步骤4、使用防爆吸尘器吸取选择性激光烧结加工多余的粉末，取出成形件，对成形件表面进行光整处理。
优选地，还包括如下步骤：
步骤5、将环氧树脂、双酚AE51环氧树脂改性胺固化剂按照3:1的比例混合后均匀涂覆成形件表面，增强成形件的强度；
步骤6、将浸过树脂的成形件放入电热恒温鼓风干燥箱中，待成形件固化后取出，去除成形件表面多余物，得到叶片X射线检测装置。
优选地，所述叶片X射线检测装置的材质为聚苯乙烯。
优选地，所述粉末材料采用粒度为100目的聚苯乙烯粉末。
优选地，加工成形件实体部分的激光束的激光功率为12W，加工成形件支撑部分的激光束的激光功率为10W。
优选地，所述工艺参数为：扫描间距0.15mm，扫描速度1800mm/s，切片厚度0.20mm，预热温度110℃。
优选地，所述光整处理的方法为：使用锉刀去除表面多余物，然后使用1500号砂纸去除表面的浮粉。
优选地，所述涂覆成形件表面的方法为：
将成形件放入充分混合的环氧树脂、双酚AE51环氧树脂改性胺固化剂的混合液体中，静置5-10分钟取出，在空气中静置1分钟后将成形件再次放入所述混合液体中，静置2分钟取出。
优选地，所述成形件固化的方法为：
将成形件放入温度为45℃的电热恒温鼓风干燥箱中，静置4小时取出。
优选地，通过三维建模软件建立叶片X射线检测装置的三维实体模型，其中，所述三维建模软件为Pro/E软件或者Magics软件；通过切片软件对所述三维实体模型进行切片处理，其中，所述切片软件为Magics软件。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采用的选择性激光烧结技术可以制造曲面复杂的叶片X射线检测装置，且能实现随叶片结构变化的快速响应制造，经过处理的成形件表面光洁，力学性能满足要求。
2、本发明克服了传统制造方法制造X射线检测装置的不足，采用选择性激光烧结成形方法制造叶片X射线检测装置结构，并针对成形件表面粗糙的缺点开展光整处理，然后采用树脂对成形件力学性能进行增强。
3、本发明可以克服传统方式制造叶片X射线检测装置难加工、长周期的缺点，可适应叶片设计的改变实现快速响应制造，具有短周期等诸多优异特点。
4、利用本发明成形的叶片X射线检测装置，表面光滑，成形精度满足要求；不仅解决了采用传统机加工方式制造检测装置周期长、合格率低的问题，而且提高了材料的利用率，降低了制造成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明叶片X射线检测装置的选择性激光烧结成形工艺流程图。
图2是本发明叶片X射线检测装置采用的选择性激光烧结成形设备图。
图3是本发明叶片X射线检测装置与叶片使用时的安装示意图。
图中：1为可升降工作台；2为料箱；3为铺粉机构；4为激光器；5为粉末材料；6为叶片；7为叶片X射线检测装置。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，根据本发明提供的一种航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法，包括如下步骤：
步骤1、根据叶片结构建立叶片X射线检测装置的三维实体模型；优选地，通过三维建模软件建立叶片X射线检测装置的三维实体模型，其中，所述三维建模软件为Pro/E软件或者Magics软件；
步骤2、对所述三维实体模型进行切片处理，规划每层切片对应的激光扫描路径；
步骤3、将粉末材料放入选择性激光烧结设备的料箱中，将三维实体模型输入到选择性激光烧结设备中，设定选择性激光烧结的工艺参数，选择性激光烧结设备的激光束按照所述激光扫描路径扫描与各层切片分别对应的各层粉末材料，直至选择性激光烧结加工结束，得到成形件；优选地，通过切片软件对所述三维实体模型进行切片处理，其中，所述切片软件为Magics软件；
步骤4、使用防爆吸尘器吸取选择性激光烧结加工多余的粉末，取出成形件，对成形件表面进行光整处理；
步骤5、将环氧树脂、双酚AE51环氧树脂改性胺固化剂按照3:1的比例混合后均匀涂覆成形件表面，增强成形件的强度；所述涂覆成形件表面的方法为：将成形件放入充分混合的环氧树脂、双酚AE51环氧树脂改性胺固化剂的混合液体中，静置5-10分钟取出，在空气中静置1分钟后将成形件再次放入所述混合液体中，静置2分钟取出；
步骤6、将浸过树脂的成形件放入电热恒温鼓风干燥箱中，待成形件固化后取出，去除成形件表面多余物，得到叶片X射线检测装置。所述成形件固化的方法为：将成形件放入温度为45℃的电热恒温鼓风干燥箱中，静置4小时取出。
优选地，所述叶片X射线检测装置的材质为聚苯乙烯。
优选地，所述粉末材料采用粒度为100目的聚苯乙烯粉末。
优选地，加工成形件实体部分的激光束的激光功率为12W，加工成形件支撑部分的激光束的激光功率为10W。
优选地，所述工艺参数为：扫描间距0.15mm，扫描速度1800mm/s，切片厚度0.20mm，预热温度110℃。
优选地，所述光整处理的方法为：使用锉刀去除表面多余物，然后使用1500号砂纸去除表面的浮粉。
如图2所示，所述选择性激光烧结设备的计算机内装有三维建模软件和切片软件。所述三维建模软件可采用Pro/E软件或Magics软件，切片软件可以采用Magics软件。
如图3所示，本实施例叶片X射线检测装置的具体规格为：材料为聚苯乙烯，尺寸为120mm×65mm×40mm。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、根据叶片结构建立叶片X射线检测装置的三维实体模型；
步骤2、对所述三维实体模型进行切片处理，规划每层切片对应的激光扫描路径；
步骤3、将粉末材料放入选择性激光烧结设备的料箱中，将三维实体模型输入到选择性激光烧结设备中，设定选择性激光烧结的工艺参数，选择性激光烧结设备的激光束按照所述激光扫描路径扫描与各层切片分别对应的各层粉末材料，直至选择性激光烧结加工结束，得到成形件；
步骤4、使用防爆吸尘器吸取选择性激光烧结加工多余的粉末，取出成形件，对成形件表面进行光整处理。
2.根据权利要求1所述的航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法，其特征在于，还包括如下步骤：
步骤5、将环氧树脂、双酚AE51环氧树脂改性胺固化剂按照3:1的比例混合后均匀涂覆成形件表面，增强成形件的强度；
步骤6、将浸过树脂的成形件放入电热恒温鼓风干燥箱中，待成形件固化后取出，去除成形件表面多余物，得到叶片X射线检测装置。
3.根据权利要求1所述的航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法，其特征在于，所述叶片X射线检测装置的材质为聚苯乙烯。
4.根据权利要求1所述的航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法，其特征在于，所述粉末材料采用粒度为100目的聚苯乙烯粉末。
5.根据权利要求1所述的航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法，其特征在于，加工成形件实体部分的激光束的激光功率为12W，加工成形件支撑部分的激光束的激光功率为10W。
6.根据权利要求1所述的航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法，其特征在于，所述工艺参数为：扫描间距0.15mm，扫描速度1800mm/s，切片厚度0.20mm，预热温度110℃。
7.根据权利要求1所述的航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法，其特征在于，所述光整处理的方法为：使用锉刀去除表面多余物，然后使用1500号砂纸去除表面的浮粉。
8.根据权利要求2所述的航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法，其特征在于，所述涂覆成形件表面的方法为：
将成形件放入充分混合的环氧树脂、双酚AE51环氧树脂改性胺固化剂的混合液体中，静置5-10分钟取出，在空气中静置1分钟后将成形件再次放入所述混合液体中，静置2分钟取出。
9.根据权利要求2所述的航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法，其特征在于，所述成形件固化的方法为：
将成形件放入温度为45℃的电热恒温鼓风干燥箱中，静置4小时取出。
10.根据权利要求1所述的航空发动机叶片X射线检测装置的快速成形方法，其特征在于，通过三维建模软件建立叶片X射线检测装置的三维实体模型，其中，所述三维建模软件为Pro/E软件或者Magics软件；通过切片软件对所述三维实体模型进行切片处理，其中，所述切片软件为Magics软件。
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