TC4薄壁件后蓋激光選區熔化技術研究

薛麗媛 周冠男 邵天巍

摘? ?要：該文針對航空發動機后蓋的結構特點、使用工況以及現有工藝技術瓶頸問題，提出了激光選區熔化增材制造工藝方案，并進行了大量的試驗、檢測及驗證工作，開展了Ti6Al4V合金激光選區熔化成形的工藝驗證、組織性能測試及零件尺寸檢測等。研究發現，激光選區熔化成形的后蓋橫、縱向力學性能差別不大，遠高于鑄件要求。貫徹帶有復雜變截面導管結構，實現后蓋的激光選區熔化成形，大幅度提升后蓋制造精度和符合性，解決現有后蓋工藝難度大、合格率低、變形較大等問題。

關鍵詞：增材制造;激光選區熔化;薄壁零件;TC4

中圖分類號：TN249? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

薄壁金屬零件具有重量輕、節約材料和結構緊湊等特點，目前該類零件大多采用鑄造、鍛造或者焊接等傳統工藝制造。然而，由于零件的壁厚薄，在機械加工中極容易發生變形，難以保證零件的加工質量。激光選區熔化（SLM）技術采用激光為熱源，光斑直徑可以達到很小的尺寸，這為薄壁零件的直接成形提供了更加合適的途徑。而且SLM成形的零件具有冶金結合、致密性接近100%的特點，且具有較高尺寸精度和表面粗糙度，該技術幾乎不受限于零件的形狀，適于加工復雜結構特征的中小型零部件。近年來，隨著金屬SLM技術成熟度的提高，采用SLM技術進行航空發動機零部件的成形制造也逐漸受到重視。

某型號航空發動機后蓋零件為TC4材料，外圓直徑為298 mm，內圓直徑為61 mm，該零件為薄壁零件，壁厚為3 mm，邊沿壁厚為4 mm，側壁有直徑為8 mm的流道，零件流道兩端分別為內徑Φ16 mm的圓形流道和14 mm×4 mm扁形流道?！?br>