[发明专利]一种飞机操纵系统铝合金摇臂材料与工艺双替代验证方法

说明书

本发明涉及航空装备维修技术领域，具体为一种飞机操纵系统铝合金摇臂材料与工艺双替代验证方法，包括以下步骤：利用三维模型软件创建飞机方向舵摇臂以及随炉金相、拉伸试样的三维模型；将飞机方向舵摇臂以及拉伸试样的三维模型转换成STL格式，并导入到数据处理软件中，对转换格式后的模型进行自动修复，修复三角面片的缺陷；将修复后的零件模型进行摆放和自动添加支撑处理，拉伸试样无需添加支撑处理，之后将模型进行切面分层，生成扫描路径。本发明性能指标大大提高，克服了传统减材制造开模成本高、加工工序多，加工过程易变性、加工周期长、材料利用低、废品率高等缺点，为铝合金飞机摇臂结构零件快速制造提供了有益借鉴。

技术领域

本发明涉及航空装备维修技术领域，具体为一种飞机操纵系统铝合金摇臂材料与工艺双替代验证方法。

背景技术

铝合金摇臂安装在飞机操作系统方向舵密封组件上，主要起连接、支撑和传力的作用，具体结构如图1所示，外形类似三角形，尺寸大小145mm×130mm×40mm。铝合金摇臂在飞机服役过程中会出现腐蚀、划伤、断裂等缺陷，现有修复手段十分有限且难度较大，同时换新开模成本高昂且周期较长。

传统方向舵铝合金摇臂材料为2D70，热处理态的拉伸强度≥390MPa，延伸率为≥6％，传统制造工艺：①制备铝合金铸锭②自由锻造③蚀洗探伤④模压⑤机加⑥热处理⑦探伤。存在加工难度大、依靠的工装多；加工过程易变形、废品率高，且成形材料利用率低，加工成本大；加工工序多，加工周期长等缺点。因此本发明用一种新型Al-Mg-Sc-Zr系高强铝合金代替2D70模锻铝合金，并采用选区激光熔融成形技术代替传统模锻制造技术快速制造方向舵摇臂，实现材料与工艺的双替代。

中国专利CN201810594407.X(公开日为2018年9月4日)公开了一种选区激光熔化技术用Al-Mg-Sc-Zr系铝合金组合物及成型件制备方法，该发明包括：一种选区激光熔化用的Al-Mg-Sc-Zr系合金粉末成分及含量，简单描述了制备及热处理工艺。经过选区激光熔化技术制备获得铝合金的最高致密度为99.8％，最大抗拉强度σb达550MPa，屈服强度σ0.2达520MPa，并且仍保持约12％的塑性变形率。可适用于力学性能要求较高的复杂结构件。

中国专利CN201810231923.6(公开日为2018年9月4日)公开了一种高强度Al-Mg-Sc合金粉末、其制备方法、在3D打印中的应用及其3D打印方法，该发明主要阐述了Al-Mg-Sc合金粉末的成分和含量以及打印制件的拉伸强度可达523MPa、延伸率超过13％，解决了传统Al-12Si，AlSi10Mg低强度差延伸率的问题。

中国发明CN111360257A(公开日为2020年7月3日)，一种提升3D打印高强铝合金粉末成形性的方法，该发明主要内容包括：使用气雾化法制备的Al-Mg-Sc系高强铝合金粉末，详细介绍了粉末的成分和含量。通过优化成形工艺调整烧结策略，降低单层烧结能量密度，采用层层单烧的方式，即对单层合金粉末进行2次激光扫描，提升制件成形率。

以上三项专利均是理论分析了面向选区激光熔化成形用的Al-Mg-Sc合金粉末成分和含量、成形制件的性能，未针对特定的零件结构进行详细的分析，未针对飞机零件给出双替代验证的工艺流程和具体的操作方法。本发明所要解决的是：针对飞机方向舵摇臂结构，采用选区激光熔化成形技术快速制造，达到缩短加工周期、增大材料利用率、降低成本的目的。并总结归纳出适用于飞机铝合金摇臂结构快速制造工艺流程。同时提出适用于飞机铝合金摇臂类零件材料与双替代验证方法。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种飞机操纵系统铝合金摇臂材料与工艺双替代验证方法。以解决传统模锻件开模成本高、加工难度大、依靠工装多、加工过程易变形、废品率高、材料利用率低、加工成本大、加工工序多、周期长等问题。为后期飞机铝合金摇臂类零件的快速制造提供验证流程。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种飞机操纵系统铝合金摇臂材料与工艺双替代验证方法，包括以下步骤：