高溫合金預(yù)旋流噴嘴激光增材制造技術(shù)研究進(jìn)展

　　噴嘴具有結(jié)構(gòu)精密、技術(shù)要求高、制造工藝復(fù)雜等特點(diǎn)，其典型特征包括微孔、微槽、微錐等。噴嘴關(guān)鍵零件（如副噴口、旋流芯、柱塞等）的尺寸結(jié)構(gòu)一致性、尺寸配合精度等特性都對(duì)民用發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的工作性能、燃燒效率及可靠性有直接且重大的影響。

　　目前我國(guó)在制造一致性、加工效率、測(cè)量精度、測(cè)試方法和生產(chǎn)成本控制等方面與國(guó)外存在較大的差距，尚無(wú)法突破噴嘴全研制流程中從工作機(jī)理研究到關(guān)鍵件的確定性制造與精密檢測(cè)、再到局部或整體性能的精密測(cè)試與準(zhǔn)確分析等各環(huán)節(jié)的瓶頸。既有的噴嘴研制試驗(yàn)體系已無(wú)法滿足噴嘴快速研制的需要，中科院工程熱物理研究所的新技術(shù)實(shí)驗(yàn)室擬發(fā)展的技術(shù)體系將噴嘴優(yōu)化設(shè)計(jì)、增材制造、后處理與檢測(cè)融為一體，開展基于增材制造技術(shù)的一體化輕量化拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)、激光選區(qū)熔化工藝設(shè)計(jì)與成形、增材制造后處理與檢測(cè)等技術(shù)研究，掌握基于增材制造的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，建立高溫合金激光選區(qū)熔化工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，完成激光選區(qū)熔化共性技術(shù)研究。

　　1．面向增材制造工藝的預(yù)旋流噴嘴優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

　　在對(duì)噴嘴的性能、功能等要求的充分調(diào)研基礎(chǔ)上，新技術(shù)實(shí)驗(yàn)室從工藝、效率、成本及服役環(huán)境等多角度出發(fā)，明確其受載狀態(tài)，對(duì)噴嘴殼體原有的5個(gè)部件進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，并對(duì)一體化后的零件做了多種拓?fù)鋬?yōu)化方案，選取滿足理論計(jì)算性能要求的3種優(yōu)化結(jié)果。

　　2．高性能金屬構(gòu)件激光選區(qū)熔化控形控性技術(shù)

　　開展航空發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)旋流噴嘴激光選區(qū)熔化增材制造工藝設(shè)計(jì)，包含工藝路線規(guī)劃、工藝參數(shù)影響分析、工藝控形位姿設(shè)計(jì)、工藝支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行噴嘴零件的成形制造，驗(yàn)證優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的可加工性。

　　3．零件成形-工藝驗(yàn)證

　　為驗(yàn)證工藝支撐及燒結(jié)參數(shù)，新技術(shù)實(shí)驗(yàn)室分別成形了渦輪盤、旋流器、小燃機(jī)噴嘴等零件，并通過總結(jié)成形過程中的工藝問題，對(duì)支撐及燒結(jié)參數(shù)進(jìn)行不斷更改，形成了4種組合支撐結(jié)構(gòu)。

　　本項(xiàng)目為所內(nèi)其他設(shè)計(jì)部門提供了各種難加工件的優(yōu)化設(shè)計(jì)及制造服務(wù)，提升了研究所在制造和工藝方面的能力。

圖 1 噴嘴優(yōu)化設(shè)計(jì)的3種結(jié)果

圖 2 噴嘴傳統(tǒng)制造工藝與增材制造工藝對(duì)比

圖 3 成型工藝

圖 4 成型工藝

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