專利名稱：：一種300m超高強鋼飛機起落架的制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及激光成形技術和超高強鋼材料，特別提供了300M超高強鋼飛機起落架的制造方法。技術背景300M鋼(40CrNi2Si2MoVA)是一種低合金超高強度鋼，具有超高強度、優(yōu)良的橫向塑性、斷裂韌度、抗疲勞性能和抗應力腐蝕性能，是現(xiàn)代飛機起落架結(jié)構(gòu)的優(yōu)先選用材料。由于300M鋼不推薦焊接，故多采用整體制件方式。其原材料主要有棒材、板材、絲材、管材、鍛件等。300M鋼整體起落架可以避免焊接可能產(chǎn)生的工藝缺陷和材料缺陷，有利于提高起落架的疲勞壽命。但是，300M整體起落架包容面積大、形狀復雜，下料重l噸以上，需要大規(guī)格直徑棒材((p500)，鍛造難度大，容易產(chǎn)生低倍粗晶；同時，需要解決整體起落架深孔加工和熱處理后磨削技術問題。這些因素最終導致起落架的制造成本成倍增加。因此，300M整體鍛件起落架的鍛造和深孔加工技術難度與高額制造成本是其面臨的主要問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種利用激光成形技術制造300M超高強鋼飛機起落架的方法，通過該方法所制造的起落架零件，其結(jié)構(gòu)性能與鍛件相當，制造難度顯著降低，制造成本降低2/3，制造周期減少一半以上。本發(fā)明提供了一種300M超高強鋼飛機起落架的制造方法，采用真空非接觸等離子熔化，將300M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(tài)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100300目；利用激光成形技術，按照起落架外筒、活塞桿等零件三維數(shù)模，將300M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(guī)的數(shù)控機械加工即可制成300M鋼整體起落架。其中激光成形技術的主要工藝參數(shù)為激光束功率3.0~10kW，優(yōu)選8.510kW激光束斑直徑(p36mm，優(yōu)選(p45mm掃描速度5~10mm/min，優(yōu)選6~8mm/min粉末流量范圍10~30g/min，優(yōu)選18~22g/min單層沉積厚度不高于0.8mm,優(yōu)選0.50.6mm。本發(fā)明提供的300M超高強鋼飛機起落架的制造方法，該制造方法除適合300M超高強鋼外，還包括適合于激光快速成形的其它超高強鋼起落架，如AermetlOO鋼制造起落架。本發(fā)明首次創(chuàng)造性地利用激光熔化沉積(激光快速成形)技術，實現(xiàn)了300M鋼整體起落架制造，而且不需要鍛造，對原材料規(guī)格無特殊要求,深孔機械切削量大幅度減少，零件的組織、成分、性能與鍛件所制成的零件相當，制造成本大幅度降低，制造難度、制造成本、制造周期等方面均具有顯著優(yōu)勢。具體實施方式實施例l將300M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——氬氣霧化技術制備粉末，以粉末霧化態(tài)真空罐裝供應。粉末70%為球形粉末，經(jīng)篩分和干燥，粒度需根據(jù)零件與工藝確定，一般為100-300目；利用激光熔化沉積設備和工藝，按照零件三維數(shù)模進行零件近終成形。300M鋼粉末成分百分比為Sil.57、Cr0.87、Mn0.67、Fe94.66、Nil.76，Mo0.35，V0.11;采用C02激光器，輸出功率為8500W,光斑直徑為4mm,焦距500mm，掃描速度6mm/min,粉末流量18g/min，單層沉積厚度0.5mm,用氬氣吹掃保護。表1300M鋼激光成形外筒件室溫拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表1中可以看出，由300M鋼激光成形起落架外筒件的室溫拉伸性能優(yōu)異，其強度與塑性達到了鍛件水平，縱向和橫向之間的強度基本相同。表2300M鋼激光成形活塞桿件室溫拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表2中可以看出，由300M鋼激光成形活塞桿件室溫拉伸性能、塑性與鍛件基本相當，縱向和橫向之間的強度基本相同。通過表l、表2中的試驗數(shù)據(jù)可知，300M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。實施例2其他條件同實施例1，采用C02激光器，輸出功率為9000W，光斑直徑為4mm，焦距500mm，掃描速度7mm/min，粉末流量19g/min，單層沉積厚度0.5mm，用氬氣吹掃保護。同樣測試300M鋼激光成形起落架外筒件、活塞桿件的室溫拉伸性能和塑性，結(jié)果如下表3300M鋼激光成形外筒件室溫拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表4300M鋼激光成形活塞桿件室溫拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表明室溫拉伸性能、塑性與鍛件基本相當，縱向和橫向之間的強度基本相同。通過表3、表4中的試驗數(shù)據(jù)可知，300M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。實施例3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5mm，焦距500mm，掃描速度8mm/min，粉末流量20g/min，單層沉積厚度0.6mm，用氬氣吹掃保護。同樣測試300M鋼激光成形起落架外筒件、活塞桿件的室溫拉伸性能和塑性，結(jié)果如下-表5300M鋼激光成形外筒件室溫拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表6300M鋼激光成形活塞桿件室溫拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>19卯167011.546.2向1982167311.049.2橫1990167710.241.41978166510.340.5向簡165610.841.6表明室溫拉伸性能、塑性與鍛件基本相當，縱向和橫向之間的強度基本相同。通過表5、表6中的試驗數(shù)據(jù)可知，300M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。實施例4其他條件同實施例1，采用C02激光器，輸出功率為6000W，光斑直徑為4mm,焦距500mm，掃描速度6mm/min，粉末流量18g/min，單層沉積厚度0.5mm,用氬氣吹掃保護。測試300M鋼激光成形起落架外筒件、活塞桿件的室溫拉伸性能和塑性，結(jié)果如下表7300M鋼激光成形外筒件室溫拉伸性能取向ob(MPa)o0.2(MPa)s5縱198116759.440.4198416789.344.6向198816729.745.2橫197016757.836.0196716876.834.0向197516577.733.2表8300M鋼激光成形活塞桿件室溫拉伸性能取向ob(MPa)o02(MPa)S5<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表明室溫拉伸性能、塑性與鍛件基本相當，縱向和橫向之間的強度基本相同。通過表7、表8中的試驗數(shù)據(jù)可知，300M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。比較例其他條件同實施例1，采用C02激光器，輸出功率為2000W，光斑直徑為3mm，焦距500mm，掃描速度11mm/min，粉末流量35g/min,單層沉積厚度0.7mm，用氬氣吹掃保護。表9300M鋼激光成形外筒件室溫拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表10300M鋼激光成形活塞桿件室溫拉伸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從表9、IO中可以看出，由300M鋼激光成形起落架外筒件的室溫拉伸性能一般，其強度與塑性低于鍛件水平，縱向和橫向之間的強度基本相同。通過無損檢測技術，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部有較多微裂紋，并夾雜未熔透粉末與空洞。權(quán)利要求1、一種300M超高強鋼飛機起落架的制造方法，其特征在于——采用真空非接觸等離子熔化，將300M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(tài)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，按照起落架外筒、活塞桿等零件三維數(shù)模，將300M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(shù)為激光束功率3.0～10kW激光束斑直徑3～6mm掃描速度5～10mm/min粉末流量范圍10～30g/min單層沉積厚度不高于0.8mm。2、按照權(quán)利要求1所述的300M超高強鋼飛機起落架的制造方法，其特征在于所述的激光成形技術的主要工藝參數(shù)為激光束功率8.5~10kW激光束斑直徑cp45mm掃描速度6~8mm/min粉末流量范圍18~22g/min單層沉積厚度范圍0.5~0.6mm。3、按照權(quán)利要求1所述的300M超高強鋼飛機起落架的制造方法，其特征在于該制造方法除適合300M超高強鋼外，還包括適合于激光快速成形的其它超高強鋼。全文摘要一種300M超高強鋼飛機起落架的制造方法，將300M超高強鋼的板材、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，按照起落架外筒、活塞桿等零件三維數(shù)模，將300M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(guī)的數(shù)控機械加工即可制成300M鋼整體起落架。本發(fā)明首次創(chuàng)造性地利用激光熔化沉積(激光快速成形)技術，實現(xiàn)了300M鋼整體起落架制造，不需要鍛造，對原材料規(guī)格無特殊要求，深孔機械切削量大幅度減少，零件的組織、成分、性能與鍛件所制成的零件相當，制造難度顯著降低，制造成本降低2/3，制造周期減少1/2以上。文檔編號B22F3/105GK101229586SQ200810010308公開日2008年7月30日申請日期2008年2月1日優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日發(fā)明者王云閣,王華明,王向明申請人:王云閣