[发明专利]异种材料推力室复合增材成形方法

说明书

本发明公开了一种异种材料推力室复合增材成形方法，该成形方法包括如下步骤：1)设计并优化推力室内壳三维模型；2)成型推力室内壳毛坯件；3)后处理：将步骤2)所得的推力室内壳毛坯件的表面进行吹砂打磨处理，并在成型后1～48小时内进行热处理，得到零件推力室内壳；4)设计并优化推力室外壳三维模型；5)成型推力室毛坯件；6)热处理：将步骤5)所得的推力室毛坯件在成型后1～48小时内进行热处理；7)机加。本发明的异种材料推力室复合增材成形方法采用SLM增材制造技术和DMLS增材制造技术相结合，先成型推力室内壳毛坯件，再在推力室内壳的外成型推力室外壳从而形成异种材料推力室，该方法加工效率高，可以保证加工精度。

技术领域

本发明涉及推力室成形的技术领域，具体地指一种异种材料推力室复合增材成形方法。

背景技术

随着技术的发展，液体火箭发动机推力室的结构不断优化，轻量化、一体化设计理念的融入，对其生产制造的技术要求越来越高。新型液体火箭发动机推力室由铜合金内壁和不锈钢外壁组成，但由于其内部的复杂流道设计，传统的加工方法较复杂、加工效率较低、精度无法保证，而且材料利用率低、加工成本高，且周期长，因而已无法满足要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述不足，提供一种加工效率高、质量可靠异种材料推力室复合增材成形方法。

为实现上述目的，本发明所提供的一种异种材料推力室复合增材成形方法，包括如下步骤：

1)设计并优化推力室内壳三维模型：基于SLM增材制造技术，根据激光选区熔化技术对三维模型的最小特征要求，利用三维软件设计推力室内壳三维模型；

其中，设计成型方向：推力室内壳三维模型中的推力室内壳下底面与成型基板平行；

2)成型推力室内壳毛坯件：将步骤1)中的推力室内壳三维模型导入三维打印编辑软件中，通过切片软件对该三维模型进行二维切片分层，得到各层的二维切片数据，并将各层的二维切片数据导入 SLM增材制造设备，控制激光选区熔化工艺参数，采用铜合金粉末进行激光选区熔化立体成型推力室内壳毛坯件；

3)后处理：将步骤2)所得的推力室内壳毛坯件的表面进行吹砂打磨处理，并在成型后1～48小时内进行热处理，得到零件推力室内壳；

4)设计并优化推力室外壳三维模型：基于DMLS增材制造技术，根据激光烧结技术对三维模型的最小特征要求，利用三维软件设计推力室外壳三维模型；

5)成型推力室毛坯件：将步骤4)中的推力室外壳三维模型导入三维打印编辑软件中，通过切片软件对该三维模型进行二维切片分层，得到各层的二维切片数据，并将各层的二维切片数据导入DMLS 增材制造设备，将步骤3)成形的零件推力室内壳横向装夹在设备中，控制激光烧结工艺参数，采用不锈钢粉末进行激光烧结立体成型推力室外壳，得到推力室毛坯件；

6)热处理：将步骤5)所得的推力室毛坯件在成型后1～48小时内进行热处理；

7)机加：对步骤6)处理后的推力室毛坯件机加去除成型基板，然后对推力室毛坯件的外壁进行精加工形成具有铜合金内壳和不锈钢外壳的异种材料推力室。

进一步地，所述步骤2)中，铜合金粉末粒径为20～50μm。

进一步地，所述步骤2)中，控制激光选区熔化工艺参数具体如下：分层厚度为40～60μm，预热温度100～120℃，X轴、Y轴的偏移均为0.05～0.15％。

优选地，所述步骤2)中，控制激光选区熔化工艺参数具体如下：分层厚度为50μm，预热温度110℃，X轴、Y轴的偏移均为0.1％。

进一步地，所述步骤3)中，吹砂打磨处理采用的吹砂压力为 0.45～0.8MPa，石英砂粒度为80～120目。