[發(fā)明專利]一種基于增材制造的氣流探針制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610878530.5
• 申請日: 2016-10-08
• 公開（公告）號: CN106500904B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武廣興;朱偉軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01L11/00
• 分類號: G01L11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明針對氣流探針尺寸小、強(qiáng)度要求低的特點(diǎn)，并結(jié)合增材制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的便利性優(yōu)點(diǎn)，公開了一種基于增材制造的氣流探針制作方法，所述氣流探針包括探針前體、探針后體和氣流導(dǎo)管三部分，其中探針前體采用增材制造方法，而后體和氣流導(dǎo)管則根據(jù)實(shí)際需求選用相應(yīng)管材，可有效避免傳統(tǒng)氣流探針機(jī)械制造中的精密焊接技術(shù)問題，降低氣流探針加工制造的難度，降低氣流探針的制作成本，同時(shí)大幅降低了制造成本與周期，方便應(yīng)用于各種形式、各種形狀的氣流探針制作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流體測量技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種基于增材制造的氣流探針制作方法。

背景技術(shù)

氣流探針廣泛應(yīng)用于流體測量領(lǐng)域，根據(jù)探針形式的不同，可獲得被測位置的不同參數(shù)，如皮托管可測量當(dāng)?shù)貋砹骺倝骸㈧o壓及速度值；五孔探針則可獲得當(dāng)?shù)貋砹骺倝?、靜壓及速度三分量，來流速度方向測量范圍約±40°；七孔探針同樣可獲得當(dāng)?shù)貋砹骺倝?、靜壓及速度三分量，但來流速度方向測量范圍可達(dá)±70°?？傮w上講，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的探針可獲得更大范圍的來流參數(shù)。同時(shí)，在氣流探針設(shè)計(jì)中，往往希望探針尺寸最小化，以減小對來流流動的干擾，提高測量精度。目前廣泛應(yīng)用的七孔探針錐形探頭直徑在6mm左右。

傳統(tǒng)氣流探針(如七孔探針)的制造方法基于機(jī)械加工，主要難點(diǎn)在于錐形探頭、氣流導(dǎo)管以及探針主體之間焊接精度的保證。焊接精度直接影響氣流探針后期的測量精度和測量范圍，因此氣流探針的機(jī)械制造常常出現(xiàn)失敗的情況。這導(dǎo)致了氣流探針制作困難、成本高且供應(yīng)商少。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，針對氣流探針尺寸小、強(qiáng)度要求低的特點(diǎn)，本發(fā)明旨在提供一種基于增材制造的氣流探針制作方法，可有效避免精密焊接技術(shù)問題，降低氣流探針加工制造的難度，降低氣流探針的制作成本，同時(shí)大幅降低制造成本與周期，方便應(yīng)用于各種形式、各種形狀的氣流探針制作。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：

一種基于增材制造的氣流探針制作方法，所述氣流探針包括探針前體、探針后體和氣流導(dǎo)管，其中，所述探針前體采用增材制造方法，所述探針后體和氣流導(dǎo)管根據(jù)實(shí)際需求選用相應(yīng)管材，其目的是可更大程度降低成本，同時(shí)可提高氣流探針整體強(qiáng)度。其特征在于，所述氣流探針制作方法，包括如下步驟：

SS1.探針前體建模

所述探針前體，包括主體前端、主體末端、氣流孔和安裝孔，其中，

所述主體前端與主體末端外形輪廓尺寸根據(jù)使用需求確定，

所述氣流孔沿長度方向貫穿所述探針前體，其貫穿路徑保持曲率連續(xù)，氣流孔個數(shù)由氣流探針形式確定，

所述安裝孔位于所述主體末端，用于連接所述探針后體，

根據(jù)確定的設(shè)計(jì)尺寸對所述探針前體3D建模，分別對所述主體前端、主體末端、氣流孔和安裝孔進(jìn)行3D建模，并輸出3D打印圖紙格式文件。

本步驟中，氣流孔貫穿路徑保持曲率連續(xù)的目的是使氣流壓力連續(xù)導(dǎo)出，同時(shí)增材制造工藝會在氣流孔中殘留部分支撐輔材，氣流孔貫穿路徑保持曲率連續(xù)有助于支撐輔材的清理。

SS2.增材制造及支撐輔材清理

所述探針前體結(jié)構(gòu)的特殊性在于探針前體為細(xì)長物體，而且內(nèi)部貫穿有氣流孔，而增材制造技術(shù)無法直接制造內(nèi)部含有孔的結(jié)構(gòu)體，為此內(nèi)部氣流孔在增材制造中需采用支撐輔材填充，其中，主體材料可用ABS樹脂(Acrylonitrile Butadiene Styrene)，支撐輔材選用水溶性高分子材料，如聚乙烯醇(PVA，Polyvinyl alcohol)。