Лазерный мир

Анатолий Анатольевич ПоповичИгорь Анатольевич ПолозовПавел Александрович НовиковДмитрий Валерьевич Масайло // Патент RU 2 854 836 C1

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при изготовлении топливных форсунок камер сгорания газотурбинных двигателей. Способ включает изготовление методом селективного лазерного плавления и прямого лазерного выращивания заготовок отдельных элементов топливной форсунки из порошка жаропрочного никелевого сплава, термическую обработку заготовок для снятия внутренних напряжений, механическую обработку поверхностей заготовок, соединение отдельных элементов форсунки методом лазерной  сварки. 

Дополнительно проводят ультразвуковую обработку заготовок, электроэрозионный прожиг отверстий в лопатках завихрителя корпуса, наплавку установочного фланца методом прямого лазерного выращивания, финишную термообработку, включающую горячее изостатическое прессование, закалку и двухступенчатое старение, неразрушающий контроль методом люминесцентной дефектоскопии. Технический результат заключается в повышении точности изготовления, снижении трудоемкости и повышении механических свойств изделия. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

В последние годы для изготовления форсунок начали применяться аддитивные технологии. Аддитивные технологии имеют ряд существенных преимуществ перед традиционными методами производства:

1. 1. Возможность изготовления деталей сложной геометрии, недостижимой традиционными методами.
   2. Снижение количества сборочных операций за счет изготовления цельных деталей.
   3. Уменьшение расхода материала и снижение веса изделий.
   4. Сокращение времени от проектирования до получения готового изделия.
   5. Возможность быстрого внесения изменений в конструкцию без значительных затрат на переоснащение производства.

Потенциал для улучшения эксплуатационных характеристик изделий за счет оптимизации внутренней структуры.

Несмотря на эти преимущества, применение аддитивных технологий для изготовления форсунок камер сгорания сталкивается с рядом вызовов, связанных с необходимостью обеспечения требуемых механических свойств, точности изготовления и качества поверхности. Поэтому разработка эффективных методов постобработки и оптимизация процесса производства являются актуальными задачами в данной области.

Известен способ изготовления топливной форсунки (патент RU 2766382), согласно которому осуществляют послойное лазерное сплавление порошка первой области, для формирования, в частности, канала подачи топлива, охваченной окружной поверхностью, отделенной от первой областью второй областью, образованной с помощью неспеченного в процессе трехмерного аддитивного производства порошка, так что в итоге образуется полое пространство, с целью демпфирования вибраций, наполненное порошком.

Преимуществами данного способа являются возможность изготовления деталей сложной геометрии, снижение количества сборочных операций, уменьшение расхода материала. Однако в данном способе не предусмотрены этапы постобработки, что может приводить к недостаточным механическим свойствам изделия, наличию остаточных напряжений и пористости.

Полное содержание на https://patents.google.com/patent/RU2854836C1/ru