[發明專利]一種電推進供給系統微節流器的制備方法

有效

• 申請號: 202011374289.5
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112620648B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 劉正武;趙凱;韓羅峰;郝云波;朱康武;朱忠良;王毅
• 申請（專利權）人: 上海航天設備制造總廠有限公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F3/11;B22F10/31;B22F10/85;B33Y10/00;B33Y50/02;B33Y80/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種電推進供給系統微節流器的制備方法，包括將微節流器外殼與芯體模型切片分層，將切片分層處理后的外殼與芯體模型組合成微節流器模型；節流器使用金屬粉末材料制作，將金屬粉末均勻鋪設在金屬基板上，激光器發射激光束，按照確定的掃描軌跡對金屬粉末進行選擇性熔化，凝固，完成一層金屬微節流器加工；再逐層加工微節流器，直至完成產品制作。本發明方法可實現大范圍不同滲透率多孔材料的制備，通過控制微節流器多孔材料芯體孔隙率及厚度，實現微節流器流量可靠控制，本發明方法可實現微節流器外殼和芯體的同步一體成形，采用本發明方法可快速響應微節流器設計需求，制作流程短，實現多品種不同設計參數微節流器的快速批量制作。

技術領域

本發明涉及激光增材制造領域，具體地，涉及一種電推進供給系統微節流器的制備方法。

背景技術

微節流器作為電推進供給系統的核心元件，主要作用是控制氣體工質的流量。電推進系統的工質氣體流量為sccm級別(標準毫升/分鐘)，要求節流器具有高流阻、高穩定性和高可靠性的特點。傳統的節流裝置(孔板、文丘利管等)通過控制小孔或文丘利管的直徑以及管的長度來節流降壓或調解流量，存在加工難度大、容易堵塞、可靠性低等問題。

激光選區熔化技術(Selective Laser Melting，簡稱SLM)基于快速原型制造思想并結合激光熔覆技術發展起來的數字化制造技術，首先構建零件三維CAD模型并進行分層切片處理，然后采用激光作為熱源，層層加工，堆疊成形，而且零件的不同部位可以分別采用不同的工藝參數加工，十分適合微節流器的制備。通過調節掃描間距等工藝參數，可以方便可靠地制備具有不同孔隙率的多孔金屬材料，因此考慮采用激光選區熔化技術制備具有毛細作用的多孔金屬材料來制作節流器的芯體，外殼部分采用致密度接近100％的工藝參數加工，芯體嵌入外殼，實現同步一體化激光選區熔化成形。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種電推進供給系統微節流器的制備方法。

根據本發明提供的一種電推進供給系統微節流器的制備方法，所述微節流器包括外殼和芯體，制備方法包括如下步驟：

建模步驟：建立微節流器外殼和芯體的三維CAD模型，將外殼和芯體的模型進行切片分層，并將切片分層后的外殼和芯體組合成微節流器模型，對按照各層微節流器模型逐層加工；

數據轉化步驟：將每層的微節流器模型數據轉化為二維掃描輪廓數據，并根據每層的二維掃描輪廓數據確定激光束掃描路徑；

粉末鋪設步驟：將金屬粉末鋪設在金屬基板上，通過激光束按照確定的掃描軌跡對粉末層進行熔化、凝固，完成一層微節流器的加工；

粉末疊加鋪設步驟；在成形的微節流器上再次鋪設金屬粉末，通過激光束按照確定的掃描軌跡對粉末層進行熔化、凝固，并加工相鄰層的微節流器；

加工形成步驟：重復粉末疊加鋪設步驟，完成逐層加工金屬微節流器，形成微節流器零件。

優選地，所述微節流器的外殼和芯體的模型按照25μm～40μm層厚切片分層。

優選地，所述外殼模型和芯體模型同步一體化成形，其中芯體模型嵌入外殼模型，芯體外徑較殼體內徑大3mm～6mm。

優選地，所述金屬粉末的粒徑分布為15μm～53μm，成形基板選用15mm～40mm厚的金屬基板。

優選地，發射激光束的激光器采用的激光功率范圍為200W～400W、掃描速度為30m/min～35m/min、光斑直徑為80μm～135μm。

優選地，微節流器外殼采用的激光束掃描間距為120μm～160μm，微節流器芯體采用的激光束掃描間距為220μm～340μm，當同一層節流器模型包含外殼和芯體兩個模型的分層時，兩模型的分層先后掃描，重合區域將掃描2次。

優選地，相鄰層微節流器加工時，激光束掃描方向偏轉90度。