[發(fā)明專利]一種通過增材制造方法制備的蜂窩夾層結構

在審

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• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109317677A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 吳冬冬;李明亮;錢遠宏;劉瑩瑩;焦世坤;宋國華;許旭鵬
• 申請（專利權）人: 北京星航機電裝備有限公司
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F7/00;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團公司專利中心 11011
• 代理人: 祁恒

本發(fā)明屬于增材制造技術領域，具體涉及一種特別適用于航空航天領域的通過增材制造方法制備的蜂窩夾層結構。該蜂窩夾層結構，通過金屬粉末增材制造方法制備，蜂窩夾層結構包括第一面板、蜂窩加強筋、蜂窩空腔、第二面板和清粉工藝孔；其中，蜂窩加強筋位于第一面板和第二面板之間，第一面板、第二面板和蜂窩加強筋之間為冶金結合；蜂窩加強筋內部形成蜂窩空腔，在蜂窩加強筋上形成有清粉工藝孔。本發(fā)明的蜂窩夾層結構，第一面板、第二面板和蜂窩加強筋之間為冶金結合，所以具有輕量化程度高、耐沖擊性強、抗震性好，抗彎性能好、抗疲勞性能好、比強度高等特點。由于通過增材制造方法制備，所以成形尺寸精度高，表面質量好，非裝配面經(jīng)增材制造一次成形，無需后續(xù)機加工，材料利用率高，生產效率高。

技術領域

本發(fā)明屬于增材制造技術領域，具體涉及一種特別適用于航空航天領域的通過增材制造方法制備的蜂窩夾層結構。

背景技術

隨著先進航空航天技術的迅猛發(fā)展，新一代空天飛行器對飛行時間、有效載荷等需求的不斷提高，并且受能源環(huán)境的影響，航空航天飛行器對輕量化、高性能的需求愈來愈大。空天飛行器的輕量化可通過兩種途徑實現(xiàn)：一是輕量化材料應用，如鈦合金、鋁合金、碳纖維、陶瓷等高強輕量化材料；二是輕量化結構，如中空夾層/薄壁加筋結構、鏤空點陣結構、異形拓撲優(yōu)化結構、多部件一體化結構等。

目前，傳統(tǒng)蜂窩夾層結構多為復合材料，面板和蜂窩加強筋為金屬或非金屬材料，多采用粘接、拼接或壓力加工成型，成形工藝流程復雜，生產周期長、成本高；面板和蜂窩加強筋之間連接性能差。傳統(tǒng)蜂窩夾層結構已不能滿足當下對于高性能輕量化結構的廣泛需求。

發(fā)明內容

(一)要解決的技術問題

本發(fā)明提出一種通過增材制造方法制備的蜂窩夾層結構，以解決如何實現(xiàn)高性能輕量化的技術問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出一種通過增材制造方法制備的蜂窩夾層結構；該蜂窩夾層結構通過金屬粉末增材制造方法制備，蜂窩夾層結構包括第一面板、蜂窩加強筋、蜂窩空腔、第二面板和清粉工藝孔；其中，蜂窩加強筋位于第一面板和第二面板之間，第一面板、第二面板和蜂窩加強筋之間為冶金結合；蜂窩加強筋內部形成蜂窩空腔，在蜂窩加強筋上形成有清粉工藝孔。

進一步，第一面板、蜂窩加強筋和第二面板為同種或不同種材料。

進一步，蜂窩加強筋為正六邊形或不規(guī)則六邊形結構。

進一步，蜂窩夾層結構通過激光選區(qū)熔化或電子束選區(qū)熔化增材制造方法制備。

進一步，蜂窩夾層結構使用鈦合金、鋁合金、高溫合金、不銹鋼或銅合金增材制造粉末制備。

進一步，蜂窩加強筋的厚度不小于清粉工藝孔的直徑。

進一步，清粉工藝孔直徑不小于金屬粉末粒徑分布D90的2倍。

進一步，第一面板、蜂窩加強筋和第二面板的厚度比例為1:3:1。

進一步，第一面板、蜂窩加強筋和第二面板的厚度分別為1mm、3mm和1mm。

(三)有益效果

本發(fā)明提出的通過增材制造方法制備的蜂窩夾層結構，通過金屬粉末增材制造方法制備，蜂窩夾層結構包括第一面板、蜂窩加強筋、蜂窩空腔、第二面板和清粉工藝孔；其中，蜂窩加強筋位于第一面板和第二面板之間，第一面板、第二面板和蜂窩加強筋之間為冶金結合；蜂窩加強筋內部形成蜂窩空腔，在蜂窩加強筋上形成有清粉工藝孔。本發(fā)明的蜂窩夾層結構，第一面板、第二面板和蜂窩加強筋之間為冶金結合，所以具有輕量化程度高、耐沖擊性強、抗震性好，抗彎性能好、抗疲勞性能好、比強度高等特點。由于通過增材制造方法制備，所以成形尺寸精度高，表面質量好，非裝配面經(jīng)增材制造一次成形，無需后續(xù)機加工，材料利用率高，生產效率高。