金屬增材制造工藝制訂與實(shí)施 課件 項(xiàng)目四 打印航空葉輪 任務(wù)一

項(xiàng)目四打印航空葉輪THREEDIMENSIONALPRINTINGSLM:Selectivelasermelting（選擇性激光熔化）是利用金屬粉末在激光束的熱作用下快速熔化、快速凝固的一種技術(shù)?！督饘僭霾闹圃旃に囍朴喤c實(shí)施》教材課件任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)YOURLOGOLearningObjectives1.了解金屬3D打印當(dāng)前在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀；2.理解航空葉輪輕量化的概念與意義；3.掌握SLM金屬增材制造航空葉輪的工藝特點(diǎn)及注意要點(diǎn)；4.能應(yīng)用切片軟件，合理選擇加工參數(shù)，完成打印程序；5.能夠操作金屬打印機(jī)完成本項(xiàng)目制件的打印工作；6.能夠完成本項(xiàng)目制件相關(guān)后序處理。35※項(xiàng)目情境：某航空企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品，計(jì)劃采用金屬增材打印工藝完成輕量化葉輪的制作。葉輪模型設(shè)計(jì)好以后，交由校企合作的增材制造技術(shù)應(yīng)用工作站進(jìn)行樣品模型打印。工作站研發(fā)團(tuán)隊(duì)需要對(duì)該模型進(jìn)行輕量化內(nèi)部晶格設(shè)計(jì)，然后完成切片打印，并清理出制件內(nèi)部粉末。該產(chǎn)品數(shù)量為兩件，材料為高溫合金。

工作站研發(fā)團(tuán)隊(duì)接到任務(wù)以后，通過(guò)任務(wù)單了解并分析客戶需求，根據(jù)客戶提供的3D模型進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，然后選擇加工方法、材料、設(shè)備等，制定打印工藝，完成打印及后處理，交付質(zhì)檢部驗(yàn)收確認(rèn)，并填寫設(shè)備使用情況和維護(hù)記錄。任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO任務(wù)一

項(xiàng)目獲取與分析?任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1.了解金屬3D打印當(dāng)前在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀；

2.理解輕量化設(shè)計(jì)的概念與其在航空航天制造領(lǐng)域的意義；

3.掌握SLM增材制造航空葉輪的工藝與應(yīng)用。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析【任務(wù)工單】產(chǎn)品名稱航空壓縮機(jī)編號(hào)

時(shí)間5天序號(hào)零件名稱規(guī)格材料數(shù)量/套生產(chǎn)要求1航空葉輪D200*100GH416921.增材加工成型部分及基體；2.減材加工配合固定部分；3.成型表面部分隨模具型腔一體處理。2

備注

接單日期生產(chǎn)部經(jīng)理意見(jiàn)（同意生產(chǎn)）完成日期：表4-1-1任務(wù)工單任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析請(qǐng)參見(jiàn)圖4-1-1，了解“航空葉輪”零件的最終效果：圖4-1-1零件效果圖任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析【項(xiàng)目分析】一、圖樣分析下圖為“航空葉輪”的零件圖（圖4-1-2），現(xiàn)做如下分析：圖4-1-2航空葉輪零件圖紙任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析1.整體分析

本產(chǎn)品為航空用壓縮機(jī)上的葉輪，該葉輪形體尺寸中等，呈放射狀葉片分布，內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)可以減少質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，相較于傳統(tǒng)減材加工工藝更適合采用增材制造方法。晶格結(jié)構(gòu)須運(yùn)用切片軟件3DXpert來(lái)設(shè)計(jì)生成，保持壁厚4mm左右即可。晶格結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)封閉大量金屬打印粉末，可通過(guò)后序底面鉆孔形成出粉孔來(lái)進(jìn)行清理。其它軸孔等精加工部位及表面處理交由客戶企業(yè)機(jī)械制造部完成。2.尺寸分析

該零件最大成型尺寸為160mm，最薄壁厚為2mm。軸孔等精加工部位由減材加工工藝完成，因此打印時(shí)相應(yīng)部分要留有0.2mm的精加工加工余量。高度方向要在大端面部位留有0.5mm以上的精加工余量。直徑方向，即零件外圍尺寸保留增材制造自然成型精度即可。3.表面質(zhì)量

本制品外表面要進(jìn)行強(qiáng)化熱處理及相關(guān)的拋光處理，相關(guān)工藝內(nèi)容由企業(yè)客戶自主完成。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析二、相關(guān)知識(shí)1.增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛制定了發(fā)展和推動(dòng)增材制造技術(shù)的國(guó)家戰(zhàn)略和規(guī)劃，增材制造技術(shù)已受到政府、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)和媒體的廣泛關(guān)注。早在2012年3月，美國(guó)白宮宣布了振興美國(guó)制造的新舉措，將投資10億美元幫助美國(guó)制造體系的改革。

其他一些發(fā)達(dá)國(guó)家也在積極推動(dòng)增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。德國(guó)建立了直接制造研究中心，主要研究和推動(dòng)增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域中結(jié)構(gòu)輕量化方面的應(yīng)用。澳大利亞政府啟動(dòng)了“微型發(fā)動(dòng)機(jī)增材制造技術(shù)”項(xiàng)目，旨在使用增材制造技術(shù)制造航空航天領(lǐng)域微型發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。日本政府也很重視增材制造技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)優(yōu)惠政策和大量資金鼓勵(lì)產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合，有力促進(jìn)該技術(shù)在航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。

之所以會(huì)產(chǎn)生這一熱潮，是因?yàn)榻饘?D打印增材制造技術(shù)對(duì)航空航天領(lǐng)域帶來(lái)的效益是廣泛的。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析第一，加速新型航空航天器的研發(fā)。金屬3D打印高性能增材制造技術(shù)擺脫了模具制造這一顯著延長(zhǎng)研發(fā)時(shí)間的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，兼顧高精度、高性能、高柔性，可以快速制造結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的金屬零件，為先進(jìn)航空航天器的快速研發(fā)提供了有力的技術(shù)手段。第二，顯著減輕結(jié)構(gòu)重量。減輕結(jié)構(gòu)重量是航空航天器最重要的技術(shù)需求，傳統(tǒng)制造技術(shù)已經(jīng)被發(fā)揮到接近極限，難以再有更大的作為。而金屬3D打印高性能增材制造技術(shù)則可以在獲得同樣性能或更高性能的前提下，通過(guò)最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)顯著減輕金屬結(jié)構(gòu)件的重量。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析第三，顯著節(jié)約昂貴的戰(zhàn)略金屬材料。航空航天器由于對(duì)高性能的需求，需要大量使用鈦合金和鎳基超合金等昂貴的高性能、難加工的金屬材料。但很多零件的材料利用率非常低，一般低10%，有時(shí)甚至于僅為2%-5%。大量昂貴的金屬材料變成了難以再利用的廢屑，同時(shí)伴隨著極大的機(jī)械加工量。作為一種高性能近凈成型技術(shù)，金屬3D打印技術(shù)可以把高性能金屬零件制造的材料利用率提高到60%-95%，同時(shí)也就顯著減少了機(jī)械加工量。第四，制造一些過(guò)去無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能結(jié)構(gòu)，包括：拓?fù)鋬?yōu)化最合理的應(yīng)力分布結(jié)構(gòu)；通過(guò)最合理的復(fù)雜內(nèi)流道結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)最理想的溫度控制手段；通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料分布實(shí)現(xiàn)振動(dòng)頻率特征的調(diào)控，避免危險(xiǎn)的共振效應(yīng)；通過(guò)多材料任意復(fù)合實(shí)現(xiàn)一個(gè)零件的不同部位分別滿足不同的技術(shù)需求等。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析第五，通過(guò)激光組合制造技術(shù)改造提升傳統(tǒng)制造技術(shù)，使鑄造、鍛造和機(jī)械加工等傳統(tǒng)制造技術(shù)手段更好地發(fā)揮作用。激光立體成型技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)異質(zhì)材料的高性能結(jié)合，從而可以在通過(guò)鑄造、鍛造和機(jī)械加工等傳統(tǒng)技術(shù)制造出來(lái)的零件上任意添加精細(xì)結(jié)構(gòu)，并且使其具有與整體制造相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。這就可以把增材制造技術(shù)成型復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)制造技術(shù)高效率、低成本的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，形成最佳的制造策略。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析我國(guó)在“中國(guó)制造2025”規(guī)劃背景下，3D打印成為推動(dòng)智能制造的主線，航空航天是增材制造重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。多品種、小批量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等是航天獨(dú)有的產(chǎn)品特點(diǎn)，輕量化、低成本、快速研制的迫切需求與3D打印成型自由度高且快等特點(diǎn)高度契合。2021年5月15日，中國(guó)首枚火星探測(cè)器“天問(wèn)”一號(hào)成功著陸。在天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器的著陸巡視器和環(huán)繞器的推進(jìn)分系統(tǒng)內(nèi)，作為著陸巡視器主發(fā)動(dòng)機(jī)的7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)在制造過(guò)程中因3D打印技術(shù)的使用取得了重要效益：重量和體積只有以前發(fā)動(dòng)機(jī)的三分之一，結(jié)構(gòu)也更加優(yōu)化、緊湊。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析2.增材制造技術(shù)在航空航天制造領(lǐng)域應(yīng)用的意義

大型現(xiàn)代飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)通常由數(shù)以萬(wàn)計(jì)的部件組成，雖然并非所有部件都可以通過(guò)3D打印技術(shù)制造，但除了核心渦輪和壓氣機(jī)葉片之外的許多部件都可以合理地使用該技術(shù)，以下是在航空航天應(yīng)用中使用增材制造的典型意義：

（1）可構(gòu)建具有復(fù)雜幾何形狀的零件。

從直升機(jī)零件到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，航空航天部件有時(shí)需要在非常狹窄的空間中使用高度復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)工程師可以使用“自上而下的整體裝配式設(shè)計(jì)”來(lái)創(chuàng)建整個(gè)結(jié)構(gòu)的3D模型，而不是單獨(dú)創(chuàng)建小而復(fù)雜的零件。

（2）可實(shí)現(xiàn)更高效的原型設(shè)計(jì)。

無(wú)需設(shè)計(jì)模具和外包生產(chǎn)，航空航天工程師只需使用傳統(tǒng)制造方法所需的一小部分時(shí)間即可設(shè)計(jì)和打印原型。憑借更快地創(chuàng)建和測(cè)試原型的能力，航空航天公司可以加快上市時(shí)間并在競(jìng)爭(zhēng)中保持領(lǐng)先地位。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析

（3）可開(kāi)展經(jīng)濟(jì)高效的生產(chǎn)。

對(duì)于傳統(tǒng)制造，許多航空航天應(yīng)用的材料浪費(fèi)可高達(dá)98%。而增材制造是增加材料而不是減少材料，因此可以大大減少材料浪費(fèi)，幫助制造商節(jié)省生產(chǎn)成本。

（4）可增加零件的剛度強(qiáng)度。

每次將較小的部件組裝成更大部件時(shí)，都會(huì)降低整體的結(jié)構(gòu)剛性。通過(guò)增材制造，設(shè)計(jì)工程師可以創(chuàng)建整個(gè)零件，包括空心中心和內(nèi)部組件，而沒(méi)有脆弱易損的接頭。

（5）可創(chuàng)建輕量級(jí)組件。

燃料是航空航天工業(yè)中成本最高的一項(xiàng)。減少燃料消耗的最好方法是制造更輕的零件。無(wú)需連接螺栓和螺釘?shù)炔考?，增材制造工藝可以將車架重量減少25%，同時(shí)提高結(jié)構(gòu)剛性。

（6）減少存儲(chǔ)需求

由于增材制造過(guò)程快速高效，與必須通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)供應(yīng)鏈訂購(gòu)相比，航空航天制造商可以在內(nèi)部自行生產(chǎn)組件，這減少了手頭備件或維護(hù)大量存儲(chǔ)設(shè)施的需要。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析3.輕量化設(shè)計(jì)主要概念

航天產(chǎn)品是“克克黃金”，每減重一公斤，就能節(jié)約幾十萬(wàn)元的費(fèi)用。如果結(jié)構(gòu)材料能輕一些，不僅可以降低成本，還能搭載更多的載荷，進(jìn)行更多的空間試驗(yàn)。比如帶攝像機(jī)上去，就能使其具有更好的視覺(jué)、通信能力等等。在這種背景下，3D打印拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、晶格結(jié)構(gòu)等輕量化結(jié)構(gòu)，就特別有利于衛(wèi)星的輕量化設(shè)計(jì)，使它的功能密度更高。

中國(guó)空間技術(shù)研究院、南京航空航天大學(xué)以及北京理工大學(xué)方岱寧院士團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)展了考慮增材制造幾何約束的自支撐晶格單元?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)策略研究，相關(guān)成果成功用于我國(guó)多個(gè)新型超輕航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造。2019年，研制了國(guó)際首個(gè)增材制造全三維點(diǎn)陣整星結(jié)構(gòu)，并隨千乘一號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射；2019年，將拓?fù)鋬?yōu)化方法與細(xì)觀點(diǎn)陣填充相結(jié)合，完成了中巴地球資源04A衛(wèi)星、資源三號(hào)03衛(wèi)星等航天器的關(guān)鍵設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與研制，實(shí)現(xiàn)了在多個(gè)型號(hào)航天器中的在軌應(yīng)用；2020年，研制了基于增材制造三維點(diǎn)陣的相變儲(chǔ)能裝置結(jié)構(gòu)，隨天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器成功發(fā)射。同年，我國(guó)新一代載人飛船實(shí)驗(yàn)船成功驗(yàn)證，試驗(yàn)船搭載了星馳恒動(dòng)公司研制的60余件金屬3D打印產(chǎn)品，涉及三維點(diǎn)陣類輕質(zhì)材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。除此之外，月球及火星深空探測(cè)器的相變熱控制器以及集熱器框架也由薄壁和晶格填充結(jié)構(gòu)組成。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析封閉蒙皮包裹三維點(diǎn)陣的結(jié)構(gòu)形式可以有效提高支架類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效率，在航天器結(jié)構(gòu)輕量化方面具有推廣應(yīng)用前景（參見(jiàn)圖4-1-3）。圖4-1-3封閉蒙皮包裹三維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)類型任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析超輕型金屬晶格結(jié)構(gòu)解決了深空探測(cè)器復(fù)雜結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了極其復(fù)雜結(jié)構(gòu)的功能集成。這種外部蒙皮+內(nèi)部三維點(diǎn)陣、變密度、內(nèi)部含有流道等特殊復(fù)雜的構(gòu)型，在突破瓶頸、減重/提升性能、縮短周期、降低成本等方面產(chǎn)生了較大的綜合效益。晶格結(jié)構(gòu)屬于典型的輕量化設(shè)計(jì)手段之一，因此也引起了渦輪機(jī)械領(lǐng)域的興趣。研究表明，在壓縮機(jī)葉輪上應(yīng)用內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)可以減少質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。使用3D打印技術(shù)制造的內(nèi)部包含晶格結(jié)構(gòu)的葉輪（參見(jiàn)圖4-1-4），可以通過(guò)減少打印過(guò)程中積累的殘余應(yīng)力來(lái)提高葉輪的性能。圖4-1-4內(nèi)部包含晶格結(jié)構(gòu)的葉輪任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析4.實(shí)現(xiàn)輕量化的四種典型途徑。（1）中空夾層、薄壁加筋結(jié)構(gòu)。

銅合金尾噴管的內(nèi)外壁之間設(shè)計(jì)了50條隨形冷卻流道，增大冷卻接觸表面積，降低溫度達(dá)到快速冷卻的效果，有效提高了零件的工作溫度。

中空夾層、薄壁加筋結(jié)構(gòu)通常是由比較薄的面板與比較厚的芯子組合而成。在彎曲荷載下，面層材料主要承擔(dān)拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，芯材主要承擔(dān)剪切應(yīng)力，也承擔(dān)部分壓應(yīng)力。夾層結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、彎曲剛度與強(qiáng)度大、抗失穩(wěn)能力強(qiáng)、耐疲勞、吸音與隔熱等優(yōu)點(diǎn)。

在航空、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、體育運(yùn)動(dòng)器材、船舶制造、列車機(jī)車等領(lǐng)域，大量使用夾層結(jié)構(gòu)，減輕重量。（2）鏤空點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。

鏤空點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)可以達(dá)到工程強(qiáng)度、韌性、耐久性、靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能以及制造費(fèi)用的完美平衡。

三維鏤空結(jié)構(gòu)具有高度的空間對(duì)稱性，可將外部載荷均勻分解，在實(shí)現(xiàn)減重的同時(shí)保證承載能力。除了工程學(xué)方面的需求，鏤空點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)間具有空間孔隙（孔隙大小可調(diào)），在植入物的應(yīng)用方面，可以便于人體肌體（組織）與植入體的組織融合。

鏤空點(diǎn)陣單元設(shè)計(jì)有很高的的靈活性，根據(jù)使用的環(huán)境，可以設(shè)計(jì)具有不同形狀、尺寸、孔隙率的點(diǎn)陣單元。在構(gòu)件強(qiáng)度要求高的區(qū)域，將點(diǎn)陣單元密度調(diào)整的大一些，并選擇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的鏤空點(diǎn)陣單元；在構(gòu)件減重需求高的區(qū)域，添加輕量化幅度大的鏤空點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，鏤空結(jié)構(gòu)不僅可以規(guī)則排列，也可以隨機(jī)分布以便形成不規(guī)則的孔隙。另外，鏤空結(jié)構(gòu)還可以呈現(xiàn)變密度、厚度的梯度過(guò)渡排列，以適應(yīng)構(gòu)件整體的梯度強(qiáng)度要求。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析（3）一體化結(jié)構(gòu)。一體化結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)除了帶來(lái)輕量化的優(yōu)勢(shì)，減少組裝的需求也為企業(yè)提升生產(chǎn)效益打開(kāi)了可行性空間。這方面典型的案例是GE通過(guò)長(zhǎng)達(dá)10多年的探索將其噴油嘴的設(shè)計(jì)通過(guò)不斷的優(yōu)化、測(cè)試、再優(yōu)化，將噴油嘴的零件數(shù)量從20多個(gè)減少到一個(gè)。通過(guò)3D打印將結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一體化，不僅改善了噴油嘴容易過(guò)熱和積碳的問(wèn)題，還將噴油嘴的使用壽命提高了5倍,并且將提高LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)的性能（參見(jiàn)圖4-1-5）。圖4-1-5GE金屬打印噴油嘴任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析（4）拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化展示件（如圖4-1-6）根據(jù)引用要求邊界條件，進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化處理及打印光順處理，實(shí)現(xiàn)了可打印性，最終減重了75%。拓?fù)鋬?yōu)化是縮短設(shè)計(jì)過(guò)程的重要手段，通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化來(lái)確定和去除那些不影響零件剛性的部位的材料。這實(shí)際是對(duì)原始零件進(jìn)行了材料的再分配，往往能實(shí)現(xiàn)基于減重要求的功能最優(yōu)化。拓?fù)鋬?yōu)化后的異形結(jié)構(gòu)經(jīng)仿真分析完成最終的建模，這些設(shè)計(jì)往往無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)加工方式加工，而通過(guò)金屬3D打印則可以實(shí)現(xiàn)。圖4-1-6拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)件任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析5.高溫合金材料介紹

高溫合金是在600-1200℃高溫下能承受一定應(yīng)力并具有抗氧化或抗腐蝕能力的合金。按基體元素主要可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金，最常用的是鈷基高溫合金。

高溫合金按制備工藝可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末冶金高溫合金。按強(qiáng)化方式有固溶強(qiáng)化型、沉淀強(qiáng)化型、氧化物彌散強(qiáng)化型和纖維強(qiáng)化型等。高溫合金主要用于制造航空、艦艇和工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機(jī)盤和燃燒室等高溫部件，還用于制造航天飛行器、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆、石油化工設(shè)備以及煤的轉(zhuǎn)化等能源轉(zhuǎn)換裝置。

變形高溫合金牌號(hào)，采用．“GH”字母組合作前綴(“G”、“H”分別為“高”、“合”漢語(yǔ)拼音的首位字母)，后接四位阿拉伯?dāng)?shù)字?！癎H”符號(hào)后第一位數(shù)字表示分類號(hào)，即：1——表示固溶強(qiáng)化型鐵基合金；2——表示時(shí)效硬化型鐵基合金；3——表示固溶強(qiáng)化型鎳基合金；4——表示時(shí)效硬化型鎳基合金；5——表示固溶強(qiáng)化型鈷基合金；6——表示時(shí)效硬化型鈷基合金。

本項(xiàng)目采用的高溫合金是GH4169是一種國(guó)產(chǎn)最常用的沉淀強(qiáng)化鎳基高溫合金，在-253～650℃溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能，650℃以下的屈服強(qiáng)度居變形高溫合金的首位，并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能，以及良好的加工性能、焊接性能良好。能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件.任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析三、現(xiàn)場(chǎng)條件分析打印工藝類型SLM激光融化工藝打印材料類型高溫合金GH5188打印機(jī)品牌型號(hào)YLM-328材料規(guī)格粉末粒度15~53μm設(shè)備最大打印尺寸D200*85后序處理去應(yīng)力退火、線割切片軟件3DXpert表面處理類型表面噴砂處理表4-1-2現(xiàn)場(chǎng)條件分析表任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析【工藝方案制定】一、工藝路線分析

客戶提供的葉輪模型數(shù)據(jù)只是最終產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，缺乏增材或減材工藝余量方面的考量。此外模型在傳輸或轉(zhuǎn)換過(guò)程中可能也會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)缺損、失真等情況，因此首先必須對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查分析，對(duì)于模型數(shù)據(jù)破損失真的部位進(jìn)行修復(fù)，對(duì)于需要后期減材加工的部位要適當(dāng)留取余量。模型數(shù)據(jù)修正后，就可以導(dǎo)入切片工藝軟件內(nèi)進(jìn)行打印工藝設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)置，最終后置完成切片編程。

將后置出來(lái)的程序傳輸?shù)酱蛴≡O(shè)備，然后執(zhí)行金屬增材打印。完成后一體取下工件和打印基板，清粉后整體進(jìn)行去應(yīng)力退火。

航空葉輪打印完成后，根據(jù)客戶需求，后序處理包括線切割取件，以及表面清粉和內(nèi)部清粉。因此只需要在其大端面加工出粉孔，清理出內(nèi)部晶格粉末即可。最后再適當(dāng)噴砂處理，獲取最終合格產(chǎn)品。工藝路線可參見(jiàn)圖4-1-7所示。圖4-1-7工藝路線圖任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析二、制定工藝方案（見(jiàn)表4-1-3）表4-1-3工藝過(guò)程卡班級(jí)：工藝過(guò)程卡片產(chǎn)品型號(hào)

零件圖號(hào)

產(chǎn)品名稱航空壓縮機(jī)零件名稱航空葉輪加工數(shù)2材料牌號(hào)GH5188材料形態(tài)粉末制件體積

預(yù)估用時(shí)

預(yù)估耗材（克）

工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容車間工段設(shè)備工藝裝備工時(shí)準(zhǔn)終單件01模型分析檢查模型尺寸，檢查模型數(shù)據(jù)是否有破損微機(jī)室

計(jì)算機(jī)NX軟件

分析圖紙，對(duì)需要減材加工部位進(jìn)行余量設(shè)置微機(jī)室

計(jì)算機(jī)NX軟件

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換微機(jī)室

計(jì)算機(jī)NX軟件

02切片編程模型調(diào)入切片軟件微機(jī)室

計(jì)算機(jī)3D-Xpert軟件

調(diào)整模型擺放微機(jī)室

計(jì)算機(jī)3D-Xpert軟件

對(duì)模型進(jìn)行支撐設(shè)置微機(jī)室

計(jì)算機(jī)3D-Xpert軟件

任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析

設(shè)置激光掃描策略和