專利名稱：：一種af1410超高強鋼飛機平尾轉軸的制造方法
技術領域：
：本發明涉及激光成形技術和超高強鋼材料，特別提供了制造AF1410超高強鋼整體飛機平尾轉軸的方法
背景技術：
AF1410鋼(16Col4NilOCr2Mo)是低碳高合金二次硬化超高強度鋼，具有優良的綜合力學性能、低溫性能和焊接性能，能夠用于損傷容限設計，適合制造長壽命、高強度結構件、軸類零件和緊固件等，常用于制造飛機平尾轉軸，多采用焊接方式，其原材料主要為棒材和鍛件。AF1410鋼焊接平尾轉軸可使焊縫接頭強度系數穩定地大于0.9，通過表面強化與防護，基本可以滿足設計要求。但是，如果類似的這種平尾轉軸的焊接工藝控制不當，容易誘發裂紋或腐蝕，例如在飛機服役過程中發現，某型飛機中的多架次平尾焊接轉軸出現腐蝕與裂紋故障，既是潛在的巨大安全隱患，又因更換新件而造成維護成本劇增。由于平尾轉軸是閉腔"棗核"形結構，按傳統制造工藝無法制造出轉軸整體件。因此，焊接隱患是AF1410鋼焊接平尾轉軸制件中存在的主要問題。
發明內容本發明的目的在于提供一種利用激光成形技術制造AF1410超高強鋼飛機平尾轉軸的方法，通過該方法所制造的平尾轉軸，其結構性能與整體鍛件性能相當，而且不需要焊接工藝環節，不增加制造難度，不需要鍛造過程，制造成本同比降低1/3，制造周期減少l/2以上。本發明提供了一種AF1410超高強鋼飛機平尾轉軸的制造方法，采用真空非接觸等離子熔化，將AF1410超高強鋼的板材、棒材或鍛件機械加工后的細棒氬氣霧化制成粉末，以粉末霧化態真空罐裝供應，其中粉末70%為球形粉末，需篩分和干燥，粒度為100~300目；利用激光成形技術，按照平尾轉軸三維數模，將AF1410超高強鋼粉末逐層熔化沉積，直至堆積成所設計的零件毛坯，最后通過常規的數控機械加工即可制成AF1410整體平尾轉軸。其中激光成形技術的主要工藝參數為激光束功率3.012kW，優選8.012kW激光束斑直徑(p36mm，優選56mm掃描速度5~15mm/min，優選810mm/min粉末流量范圍15~30g/min，優選2024g/min單層沉積厚度0.40.8mm，優選0.4-0.6mm。本發明提供的AF1410超高強鋼飛機平尾轉軸的制造方法，除適合AF1410超高強鋼外，還包括其它適合制造平尾轉軸的超高強鋼。本發明首次創造性地利用激光熔化沉積(激光快速成形)技術，實現了AF1410鋼整體平尾轉軸制造，而且不需要鍛造和焊接過程，對原材料規格無特殊要求，零件的組織、成分、性能與鍛件所制成的零件相當，制造成本、制造周期等方面均具有顯著優勢。具體實施方式實施例l將AF1410鋼原材料加工成截面約15X15mm的棒材，長度1000mm，按照激光成形制造技術要求，采用真空非接觸等離子熔化——^m氣霧化技術制備粉末，以粉末霧化態真空罐裝供應。粉末70%為球形粉末，經篩分和干燥，粒度需根據零件與工藝確定，一般為100300目；利用激光熔化沉積設備和工藝，按照零件三維數模進行零件近終成形。AF1410鋼粉末成分百分比為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，輸出功率為8000W，光斑直徑為5mm，焦距500mm，掃描速度8mm/min，粉末流量21g/min，單層沉積厚度0,4mm，用氬氣吹掃保護。表1AF1410鋼激光成形平尾轉軸件室溫拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表1中可以看出，由AF1410鋼激光成形平尾轉軸件的室溫拉伸性能優異，其強度與塑性基本與鍛件水平相當，縱向和橫向之間的強度基本相同，塑性相當。通過表1中的試驗數據可知，AF1410鋼激光成形件具有很好的室溫拉伸強度和塑性，基本達到了鍛件水平；而且同焊接轉軸相比，在同樣幾何尺寸的情況下，其靜強度可提高10%，疲勞壽命應延長3倍以上。實施例2其他條件同實施例l，采用C02激光器，輸出功率為10000W，光斑直徑為5.0mm，焦距450mm，掃描速度9mm/min,粉末流量20g/min，單層沉積厚度0.5mm，用氬氣吹掃保護。表2AF1410鋼激光成形平尾轉軸件室溫拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表2中可以看出，由AF1410鋼激光成形平尾轉軸件的室溫拉伸性能優異，其強度與塑性基本與鍛件水平相當，縱向和橫向之間的強度基本相同，塑性相當。通過表l中的試驗數據可知，AF1410鋼激光成形件具有很好的室溫拉伸強度和塑性，基本達到了鍛件水平；而且同焊接轉軸相比，在同樣幾何尺寸的情況下，其靜強度可提高10%，疲勞壽命應延長3倍以上。實施例3其他條件同實施例l，采用C02激光器，輸出功率為12000W，光斑直徑為6.0mm，焦距450mm，掃描速度10mm/min，粉末流量24g/min，單層沉積厚度0.6mm，用氬氣吹掃保護。表3AF1410鋼激光成形平尾轉軸件室溫拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表3中可以看出，由AF1410鋼激光成形平尾轉軸件的室溫拉伸性能優異，其強度與塑性基本與鍛件水平相當，縱向和橫向之間的強度基本相同，塑性相當。通過表3中的試驗數據可知，AF1410鋼激光成形件具有很好的室溫拉伸強度和塑性，基本達到了鍛件水平；而且同焊接轉軸相比，在同樣幾何尺寸的情況下，其靜強度可提高10%，疲勞壽命應延長3倍以上。實施例4其他條件同實施例1，采用C02激光器，輸出功率為7000W,光斑直徑為5.0mm，焦距450mm,掃描速度8mm/min，粉末流量20g/min，單層沉積厚度0.4mm，用氬氣吹掃保護。表4AF1410鋼激光成形平尾轉軸件室溫拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從表4中可以看出，由AF1410鋼激光成形平尾轉軸件的室溫拉伸性能優異，其強度與塑性基本與鍛件水平相當，縱向和橫向之間的強度基本相同，塑性相當。通過表4中的試驗數據可知，AF1410鋼激光成形件具有很好的室溫拉伸強度和塑性，基本達到了鍛件水平；而且同悍接轉軸相比，在同樣幾何尺寸的情況下，其靜強度可提高10%，疲勞壽命應延長3倍以上。比較例其他條件同實施例1，采用C02激光器，輸出功率為2500W,光斑直徑為5.0mm，焦距450mm，掃描速度8mm/min，粉末流量20g/min，單層沉積厚度0.4mm,用氬氣吹掃保護。表5AF1410鋼激光成形平尾轉軸件室溫拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表4中可以看出，由AF1410鋼激光成形平尾轉軸件的室溫拉伸性能略低于鍛件，其塑性略高于水平，通過無損檢測技術，發現其內部存在微小裂紋且夾雜未熔透的孔洞等缺陷。權利要求1、一種AF1410超高強鋼飛機平尾轉軸的制造方法，其特征在于——采用真空非接觸等離子熔化，將AF1410超高強鋼的板材、棒材或鍛件機械加工后的細棒氬氣霧化制成粉末，以粉末霧化態真空罐裝供應，其中粉末70％為球形粉末，需篩分和干燥，粒度為100～300目；——利用激光成形技術，按照飛機平尾轉軸三維數模，將AF1410超高強鋼粉末逐層熔化沉積，直至堆積成所設計的零件毛坯，其中所述的激光成形技術的主要工藝參數為激光束功率3.0～12kW激光束斑直徑3～6mm掃描速度5～15mm/min粉末流量范圍15～30g/min單層沉積厚度不高于0.8mm。2、按照權利要求1所述的AF1410超高強鋼飛機平尾轉軸的制造方法，其特征在于所述的激光成形技術的主要工藝參數為激光束功率8.0~12kW激光束斑直徑cp56mm掃描速度8~10mm/min粉末流量范圍20~24g/min單層沉積厚度0.4-0.6mm。3、按照權利要求1所述的AF1410超高強鋼飛機平尾轉軸的制造方法，其特征在于該制造方法除適合AF1410超高強鋼外，還包括其它適合制造平尾轉軸的超高強鋼。全文摘要一種AF1410超高強鋼飛機平尾轉軸的制造方法，將AF1410超高強鋼的棒材或鍛件機械加工制成細棒，然后制成粉末；利用激光成形技術，按照平尾轉軸零件的三維數模，將AF1410超高強鋼粉末逐層熔化沉積，期間僅進行一次數控機械加工即可制成整體平尾轉軸。本發明首次創造性地利用激光熔化沉積(激光快速成形)技術，實現了AF1410鋼整體平尾轉軸制造，不需要鍛造和焊接過程，對原材料規格無特殊要求，零件的組織、成分、性能與鍛件所制成的零件相當，制造成本降低1/3，制造周期減少1/2以上，靜強度可提高10％，疲勞壽命應延長3倍以上。文檔編號B22F3/105GK101229585SQ20081001030公開日2008年7月30日申請日期2008年2月1日優先權日2008年2月1日發明者王云閣,王華明,王向明申請人:王云閣