4.2 叶身表面质量
采用激光增材制造成形的叶片毛坯如图4所示。可见,其叶身外表面存在波纹,表面凹凸明显,且纹路走向基本一致。经检测,表面粗糙度在3.2~12.0μm之间,超出设计要求(≯3.2 μm)。
图4 毛坯图
经分析,引起毛坯表面波纹及粗糙度超差的原因主要有:
(1) 激光光斑具有一定直径(直径为0.08~0.12mm),激光沿理论轮廓的熔融过程中,光斑边缘的低温区会在外轮廓面上形成熔融分界面,产生不完全熔融区域,导致成形后的毛坯表面粗糙;
(2) 激光在熔融过程中,光斑的实际行进路线为折线,熔融完成的轮廓面上会形成突点或毛刺,影响粗糙度;
(3) 分层熔融过程中,由于层与层之间的熔融分界面叠加、错位而形成走向大致相同的波纹线;
(4) 目标模型成形完毕后,需要将零件表面的支撑结构与目标模型分离,分离过程中会影响目标模型局部表面的质量。
针对粗糙度过大问题,分别采用抛光和吹砂的方法对毛坯进行处理,处理后的毛坯见图5。经粗糙度轮廓仪检测,抛光后表面粗糙度达到了0.10μm的量级,吹砂处理后的毛坯叶身表面粗糙度在0.16~0.32μm之间,叶身质量明显改善。
图5 抛光和吹砂后的毛坯表面
4.3 叶身型面轮廓
经检测,导向叶片毛坯前缘偏差最大达到0.2mm,叶背偏差最大升至0.3mm,见图6、图7。轮廓度超出规定范围,尤其是局部表面凹凸严重,可能会引起气动性能大幅衰减。
图6 毛坯三维成像图
图7 叶片截面检测结果