金属材料激光增材制造技术及在航空发动机上的应用.pdf

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1、新视点NEWVIEWPOINT金属材料激光增材制造技术及在航空发动机上的应用DevelopmentofLaserAdditiveManufacturingWithMetallicMaterialsandItsApplicationinAviationEngines中航商用航空发动机有限责任公司　　刘业胜　韩品连　胡寿丰　柴象海　曹　源随着增材制造技术的不断发展及技术的不断突破，研制零件的力学性能、疲劳性能等不断提高，其在工业领域，特别是航空航天领域必将具有非常广阔的应用前景。功率激光束熔化堆积生长（“增材制（6）激光束能量密度高，可实现造”），直接从CAD模型一步完成高传统难加工材料如TC

2、4、Inconel718、[1]性能构件的“近终成形”。金属材17-4PH、38CrMnSiA等的成型。料增材制造技术，可分为激光直接熔金属材料增材制造技术是一门化制造技术（LaserMeltingDeposition,融合了计算机软件、材料、机械、控刘业胜LMD）和选择性激光熔化技术（Select制、网络信息等多学科知识的系统毕业于哈尔滨工业大学机电工程LaserMelting，SLM）。与传统的金属性、综合性技术。采用离散化手段逐学院，硕士。现任职于中航商用航空发动机有限责任公司，主要从事航空发动零件加工技术相比，金属材料增材制点或逐层“堆积”成型原理，依据产[2]机压气机结构设计、先

3、进加工制造技术造技术有着无法比拟的优点，具体品三维CAD模型，快速“打印”出产与新材料在航空发动机零部件上的工如下：品零件，彻底改变了传统金属零件，程应用研究。（1）零件室温综合力学性能优特别是高性能难加工、构型复杂等金异；属零件的加工模式，在航空航天等装（2）复杂零件制造工艺流程较备预研与生产中具有广阔的应用前金属材料增材制造技术传统工艺大大缩短；景，成为当前材料制备科学和先进制及其特点（3）无模具快速自由成型，制造造技术学科领域国际前沿研究和竞[3]金属材料增材制造技术，又称周期短，小批量零件生产成本低；争热点之一。3D打印技术、激光快速成型技术，主（4）零件近净成型，机加余量小，要以

4、金属粉末（尺寸小于1mm的金材料利用率高；金属材料增材制造基本原理属颗粒群）、颗粒或金属丝材为原料，（5）可实现多种材料任意复合1　LMD技术基本原理通过CAD模型预分层处理，采用高制造；LMD技术作为增材制造技术62航空制造技术·2014年第10期新视点新视点NEWVIEWPOINTNEWVIEWPOINT的一种，是通过快速成型（Rapid切片所产生的轮廓并根据切片轮廓公司等对飞机钛合金结构件激光快Prototyping，RP）技术和激光熔覆技设计合理的激光器扫描路径、激光扫速成形技术进行了大量研究并取得[11-12]术有机结合，以金属粉末为加工原描速度、激光强度等，并转换成相应重大进展

5、，在此基础上，1998年料，采用高能密度激光束将喷洒在金的计算机数字控制程序；第三，将激由MTS公司独资成立了专门从事飞金属材料激光增材制造技术属基板上的粉末逐层熔覆堆积，从光溶化沉积腔抽真空，并充入一定压机钛合金结构件激光快速成形制造而形成金属零件的制造技术。整个力的惰性保护气体，防止粉末熔化时技术研发和工程化应用的AeroMetLMD系统包括激光器、激光制冷机被氧化；第四，计算机控制可升降系公司，与波音、洛克希德·马丁及诺组、激光光路系统、激光加工机床、激统上升，粉末碾轮将粉末从粉末储存斯罗普·格鲁曼等美国三大军用飞及在航空发动机上的应用光熔化沉积腔、送粉系统及工艺监控室推送到零件成型

6、室工作台上的基机制造商合作，在美国空军“锻造计系统等。板，同时激光器在计算机指令控制划”（AirForce’sForgingInitiative）、LMD快速成型技术的基本原理下，按照预先设置的扫描程序进行扫陆军制造技术计划（Army’sMantechDevelopmentofLaserAdditiveManufacturingWithMetallicMaterialsand为：首先，利用切片技术将连续的三描，溶化铺洒在基板上的粉末，熔覆Program）、国防部“军民两用科技计ItsApplicationinAviationEngines维CAD数模离散成具有一定层厚及生成与这一层形状、尺

7、寸一致的熔覆划”（DualUseScienceandTechnology顺序的分层切片；第二，提取每一层层；最后，粉末储存室上移而零件成Program）等资助下，致力于飞机钛中航商用航空发动机有限责任公司　　刘业胜　韩品连　胡寿丰　柴象海　曹　源切片所产生的轮廓并根据切片轮廓型室下移一个切片厚度并重复上述合金结构件激光快速成形技术研究设计合理的激光器扫描路径、激光扫过程，逐层熔覆堆积直到形成CAD及其在飞机上的应用关键技