[發明專利]一種液體火箭發動機噴注盤激光選區熔化成型方法

在審

• 申請號: 202111421838.4
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114178550A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 劉偉;吳朝輝;莊宿國;張春紅;薛軍;孫宇哲;張艷明
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F5/00;B22F10/85;B22F10/64;B22F10/66;B22F10/68;B22F10/47;B33Y10/00;B33Y40/20;B33Y80/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

1.一種液體火箭發動機噴注盤激光選區熔化成型方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、設計建模：

1.1)在三維軟件中，進行添加蜂窩狀支撐結構的噴注盤三維模型的參數化設計建模，生成噴注盤模型；所述蜂窩狀支撐結構，是一種多層結構，每一層由若干個正六棱柱排列組合而成，單個正六棱柱稱為支撐單房，每個支撐單房由六個四邊形側面和兩個六邊形底面組成，六邊形底面所在方向稱為房口，每層所有正六棱柱房口均開向同一側，每兩個相鄰的正六棱柱共用一個四邊形側面，不同層相鄰的正六棱柱之間共用一個底面；

1.2)將噴注盤模型生成噴注盤STL文件；

1.3)將噴注盤STL文件導入激光激光選區熔化成型設備的激光選區熔化成型軟件中，并確定最終打印的噴注盤的擺放方式，所述擺放方式為噴注盤底部向下；

步驟2、設定工藝參數并生成打印軌跡：

2.1)設定激光選區熔化成型軟件的工藝參數，所述工藝參數包括掃描方向、刮刀類型、鋪粉方式、基材預熱溫度、激光功率、掃描速度、光斑直徑、刮刀鋪粉速度及層厚；

2.2)采用激光選區熔化成型軟件將所述噴注盤模型按0.06mm的厚度進行切片處理，所述切片處理即將噴注盤模型的三維形狀信息轉換成一系列的二維輪廓信息，從而生成打印軌跡；

步驟3、進行激光選區熔化成型的準備工作并完成噴注盤的打印成型，獲得噴注盤半成品：

3.1)依據步驟2所述工藝參數及打印軌跡，啟動激光選區熔化成型設備，進行激光選區熔化成型的準備工作；

3.2)進行噴注盤的打印成型，并對成型過程進行實時監控，根據成型的狀態，及時調整刮刀鋪粉速度及層厚的參數，進而得到噴注盤半成品；

步驟4、對噴注盤半成品進行后加工處理：

對步驟3打印成型的噴注盤半成品進行后加工處理，所述后加工處理包括清粉、熱處理、線切割、去支撐、打磨、噴砂、機械加工及拋光工序，進而獲得液體火箭發動機噴注盤成品。

2.根據權利要求1所述的液體火箭發動機噴注盤激光選區熔化成型方法，其特征在于：

步驟1中，所述支撐單房的四邊形側面壁厚為0.5mm，六邊形底面壁厚為0.8mm，支撐單房體積為8mm³。

3.根據權利要求2所述的液體火箭發動機噴注盤激光選區熔化成型方法，其特征在于，步驟2.1)中，所述工藝參數具體為：

掃描方向為分層旋轉掃描，刮刀類型選用橡膠刮刀，鋪粉方式采用單向鋪粉，基材預熱溫度為100℃，激光功率為300-600W，掃描速度為1000-2000mm/min，光斑直徑為0.08-0.12mm，刮刀鋪粉速度為50mm/min，層厚為0.06mm。

4.根據權利要求3所述的液體火箭發動機噴注盤激光選區熔化成型方法，其特征在于，步驟3.1)中，所述準備工作具體為：

3.1.1)篩粉：將金屬粉末通過篩網和平鏟推刮進行篩分，所述金屬粉末選用奧氏體不銹鋼316L粉末；

3.1.2)烘干金屬粉末：將金屬粉末篩分之后在真空干燥箱中進行烘干處理；

3.1.3)裝粉：用冰鏟將粉桶內的金屬粉末倒入落粉桶；

3.1.4)清洗成型室：用蘸取酒精的擦鏡紙將防護鏡、相機鏡頭、成型室密封門的密封圈及安全玻璃清潔干凈；

3.1.5)安裝基材：打開成型室門，將基材放置于工作平臺上固定，使基材上邊緣與成型室內工作平臺齊平，孔位對準；

3.1.6)安裝刮刀：調整工作平臺高度，使得工作平臺面向下運動至焦平面位置，取出刮刀，調整刮刀與基材之間的間隙，直至刮刀與基材之間的間隙為零；

3.1.7)預鋪第一層粉末：在基材上預鋪一層金屬粉末；

3.1.8)洗氣：在第一層粉末鋪設完成后，將成型室中的空氣置換為惰性氣體。

5.根據權利要求4所述的液體火箭發動機噴注盤激光選區熔化成型方法，其特征在于：

步驟3.1.1)中，所述奧氏體不銹鋼316L粉末的技術參數為：平均粒度為40μm，體積分數90％以上，粉末粒度在33～51μm之間。