[发明专利]一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法

说明书

本发明涉及一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，该方法包括以下步骤：(1)对激光选区熔化成形的钛合金阀体零件进行超声波清洗；(2)使用压缩空气对阀体零件内腔进行吹干和浮粉清理；(3)将弹丸装入阀体零件内部管道，封堵流道旁通孔；(4)将阀体零件固定在振动工作台上，利用弹丸的振动撞击对阀体零件内腔进行表面清理；(5)使用高压水流对阀体零件内腔进行冲洗。本发明采用机械振动的方式，通过对内腔表面的撞击，对熔焊在阀体零件内腔表面的粉末颗粒进行清理，同时提升撞击表面的抗疲劳强度。整个过程操作简单，可以实现各种机械加工、喷砂打磨等工艺无法处理的复杂内腔表面的清理。

技术领域

本发明涉及一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，属于金属增材制造的后处理领域。

背景技术

含有复杂内腔结构的钛合金阀体零件需要在有限的空间内实现对不同介质流体的高压传输与有效调控，对内腔形状和性能指标都有较高的要求，是航空航天、核电军工等领域精密控制和动力单元的核心连接部件。现有的钛合金阀体零件制造工艺主要为铸造、模锻、机加+焊接，由于材料特性和工艺约束，阀体零件构型不得不采用内腔简单、形状规则的结构形式，同时存在加工工序多、原材料利用率低、工艺质量难以控制等缺陷。

随着增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术的不断发展，基于激光热能选择性地熔化粉末床区域的增材制造技术——激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形技术为含有弯曲内流道等复杂内腔构型阀体零件的结构与功能一体化设计、制造提供了可能。然而，由于激光能量呈现中心能量高边缘能量低的高斯分布特点，导致成形零件表面粘连着大量未完全熔化的粉末颗粒。特别在成形悬垂结构时，悬空部分下层无实体结构支撑，激光直接作用在粉末上成形，导致成形的内腔上壁粘连大量未完全熔化的粉末颗粒。这些粘连颗粒在零件外表面可通过机加、喷砂和打磨等方法去除，对于一体成形的内腔结构表面，尚缺乏有效的清理方法。粘连的粉末颗粒在流体冲刷下极易脱落，形成多余物，进而影响整个构件系统的正常运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：克服现有技术的不足，提供一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，实现通过激光选区熔化方法成形的阀体零件复杂内腔表面粘连颗粒的有效清理。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于弹丸撞击的激光选区熔化成形钛合金阀体零件内腔清理方法，步骤如下：

(1)对激光选区熔化成形的钛合金阀体零件进行超声波清洗；

(2)使用压缩空气对阀体零件内腔进行吹干和浮粉清理；

(3)将弹丸装入阀体零件内腔，封堵流道旁通孔；

(4)将阀体零件固定在振动工作台上，利用弹丸的振动撞击对阀体零件内腔进行表面清理，将弹丸取出；

(5)使用高压水流对阀体零件内腔进行冲洗。

优选的，所述阀体零件内腔的流道为圆柱形，直径范围为5mm～50mm，内腔流道的壁厚大于1mm；阀体零件处于退火态。

优选的，所述步骤(1)中，使用工业无水乙醇为清洗液，将清洗网架放置在距离超声波清洗设备的清洗槽底部10mm～50mm高度，清洗液应能将放置在清洗网架上的阀体零件完全淹没；设定超声波清洗设备的超声波功率为200W～600W，超声波频率为20kHz～50kHz，室温条件下清洗15min～30min。

优选的，使用的清洗网架为金属丝直径为1mm～3mm编织而成，编织后最小单元为边长30mm～100mm的正方形网格，材质为不锈钢。