[发明专利]复杂内流道增减材混合制造方法

说明书

本发明公开了一种复杂内流道增减材混合制造方法，步骤如下：①制备与零件内流道形状相同的填充物；②采用逐层沉积法制备基体；③将填充物放置在基体上；④采用逐层沉积法，继续逐层沉积直至包覆填充物，形成零件；⑤去除填充物；⑥消除应力热处理。本发明的优点在于：本发明技术方案无需模具，能够快速成型。复杂结构的内流道表面经过加工处理，所以尺寸精度和表面质量都非常高。适用于单件小批量或者精度质量要求高的复杂内流道结构的零件直接制造。

技术领域

本发明涉及一种复杂的内流道制造方法，尤其涉及一种复杂内流道增减材混合制造方法。

背景技术

复杂内流道指封闭的实体内部存在的由单个或者多个曲面包覆形成的流体通路。通常内流道需要较高的表面光洁度，便于流体快速通过。内流道结构应用较多，包括闭式叶轮，冷却水路和空心叶片等。

比如闭式叶轮，内流道由两叶片，轮毂面和盖盘面组成。当叶片扭曲较大，叶片间的流道较长时，使用材料去除的加工方式难以实现，所以通常采用铸造工艺制造。

比如注塑模具的随形冷却水路，由于模具表面的复杂性，能够在模具表面下方合理的设计管路，能够均匀的带走热量，可以提高成型效率和改善制品质量。

比如多处弯曲，甚至变截面面积的管路等。

针对复杂内流道结构，零件强度要求不高时多采用铸造法生产，由于该类零件复杂结构容易导致铸造组织疏松，缩孔等铸造缺陷；铸造法对批量零件来说成本较低，但需要制作模具，不是快速成型的方法；所以总结起来生产效率低，产品合格率低，越是复杂零件生产周期越长，制造成本越高。

西安铂力特激光成形技术有限公司公布了一种复杂内流道铝合金零件的激光精密成形方法，申请号：201510711413.5，该发明公开了一种复杂内流道铝合金零件的激光精密成形方法，包括以下步骤：建立三维模型，分层切片，获得激光扫描路径；基材固定，铝合金粉末放入粉末缸；成形室充入氩气，基材上铺设铝合金粉末；启动激光成形设备，扫描加工；成形缸下降一个层厚的距离，粉末缸随之上升一个层厚的距离，铺粉装置在已加工好的当前层上铺设一层铝合金粉末，直至零件加工完毕；对零件退火处理，制得。

根据该陈述可知，该发明使用选区激光熔化技术，该技术能够实现复杂内流道零件的精密快速成型。但是该技术装备实现越大尺寸零件的成本越高，制造工艺技术难度越大。同时，该技术对有些复杂内流道结构，为保证流道表面质量，需要设计和制造支撑，最后在零件加工完毕去除支撑，这样可能导致某些封闭结构的内流道支撑无法去除，或者去除不干净。该发明仅仅针对铝合金材料，适用范围较小。该技术并不能解决本申请需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明采用激光直接能量沉积的增加材料方法和机械加工的材料去除方法结合的方式直接创成式制造带有复杂内流道结构的零件，可以快速成型带有复杂内流道结构的零件，适用于单件小批量或者精度质量要求高的复杂内流道结构的零件的直接制造。

这种复杂内流道增减材混合制造方法，步骤如下：

①制备与零件内流道形状相同的填充物；

②采用逐层沉积法制备基体；

③将填充物放置在基体上；

④采用逐层沉积法，继续逐层沉积直至包覆填充物，形成零件；

⑤去除填充物；

⑥消除应力热处理。

所述的填充物为铸造细砂与砂型粘结剂的混合物，或者为单一物质，比如陶瓷。

所述的步骤④中的逐层沉积方向为沿着零件的内流道的中心流线方向逐层沉积或者垂直零件的内流道的中心流线方向逐层沉积。

所述的去除填充物的方法是加热融化，或外力击打，或机械振动，或化学腐蚀。