[發明專利]一種拉瓦爾推力管及其制造方法

有效

• 申請號: 202111187429.2
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN113814409B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 謝迎春;黃仁忠;張科杰;鄧春明;王皓杰;殷碩
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院新材料研究所
• 主分類號: B22F10/10
• 分類號: B22F10/10;B22F5/12;B22F10/62;B33Y10/00;B33Y80/00;B22F10/30
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 覃蛟

本發明公開了一種拉瓦爾推力管及其制造方法，涉及零件增材制造技術領域。拉瓦爾推力管的制造方法是采用固態增材制造的方法，利用銅合金粉末沉積至模型基體表面，以形成推力管結構。在制備過程中能夠利用氛圍環境對原材料粉末顆粒進行加速，使得粉末顆粒被加速到極高的速度，粉末顆粒撞擊到基底上的速度極高，沉積形成的夾壁結構致密且效率高。

技術領域

本發明涉及零件增材制造技術領域，具體而言，涉及一種拉瓦爾推力管及其制造方法。

背景技術

拉瓦爾推力管是推力室的重要組成部分，如圖1所示，推力管的前半部是由大變小向中間收縮至一個窄喉，窄喉之后又由小變大向外擴張。前半部分也是通常所說的燃燒室，氣體受高壓流入噴嘴的前半部，燃料在燃燒室中進行燃燒，產生高溫高壓的燃氣，穿過窄喉后由后半部逸出，將化學能轉化為動能。推力管的結構可使氣流的速度因噴截面積的變化而變化，使氣流從亞音速到音速，直至加速至超音速，借由將流體的熱能轉化為動能，可將通過它的熱壓縮氣體加速到超音速。目前，拉瓦爾推力管被廣泛用作蒸汽渦輪機、噴涂裝備噴嘴、超音速發動機、導彈尾管、火箭發動機推力管等。

由于推力管再生冷卻結構制造工藝需要非常精細且較為復雜，并且部件的不同部位的質量需要控制一致，采用傳統的焊接技術根本無法完成該推力管結構的制造。由于3D打印滿足了制備復雜構件、低成本以及生產效率高的特點，所以目前多家航天公司都利用了3D打印技術制備了發動機推力管。

目前，采用3D打印工藝制備發動機推力管主要存在以下兩個問題：(1)基于SLM制造的3D打印技術制造的發動機腔壁和內部冷卻流通道表面通常較為粗糙，它會造成熱傳遞增加并降低冷卻介質的流動效率；(2)銅合金粉末材料等原材料由于表面具有極好的自然光澤，對激光產生的反射使其難以用作激光成型。

針對上面提到的兩個問題的解決，主要通過改進打印工藝以及在打印完成進行后處理來改善，所以也極大的增加了制造難度和制造成本。因此，亟需提供一種制備效率高、成本低的拉瓦爾推力管結構的成型方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種拉瓦爾推力管及其制造方法，旨在提高拉力管的制備效率，降低制備成本。

本發明是這樣實現的：

第一方面，本發明提供一種拉瓦爾推力管的制造方法，采用固態增材制造的方法，利用銅合金粉末沉積至模型基體表面，以形成推力管結構。

第二方面，本發明提供一種拉瓦爾推力管，通過前述實施方式中的制造方法制造而得。

本發明具有以下有益效果：發明人創造性地采用固態增材制造的方法，采用銅合金粉末進行沉積形成推力管結構，在制備過程中能夠利用氛圍環境對原材料粉末顆粒進行加速，使得粉末顆粒被加速到極高的速度，粉末顆粒撞擊到基底上的速度極高，沉積形成的夾壁結構致密且效率高。

特別指出的是，傳統的焊接技術焊接內襯和外殼結構，內襯為銅合金材料很難焊接，結合強度也不夠好，本發明所提供的制造方法很好地解決了上述問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本申請實施例提供的拉瓦爾推力管結構的結構圖；

圖2為本申請實施例提供的具有溝壑的內襯結構圖；

圖3為本申請實施例提供的填充鋅材之后的內襯結構示意圖；

圖4為本申請實施例提供的成型之后的拉瓦爾推力管的示意圖；

圖5為本申請實施例提供的拉瓦爾推力管結構的制造方法原理圖。

具體實施方式