[发明专利]一种异形薄壁环控冷管的制造工艺方法

说明书

本发明公开了一种异形薄壁环控冷管的制造工艺方法，通过选择性激光烧结技术快速成形改性的蜡模件，并结合真空压力下石膏型精密铸造成形的制造工艺，可实现异形薄壁环控冷管的快速高效、低成本制造。本发明的异形薄壁环控冷管表面粗糙度能达到Ra3.2～Ra6.3，完全满足三防处理要求，且尺寸精度高，能很好地满足装配精度要求。此外，力学性能中抗拉强度性能达到300MPa，而且整体成形，完全满足强度使用要求。本发明相比传统制造技术，能节约成本40％，首批研制生产周期只有传统工艺方法的1/5，大大提高了研发生产效率和缩短产品定型周期。

技术领域

本发明属于机械加工制造技术领域，尤其涉及一种异形薄壁环控冷管的制造工艺方法。

背景技术

环控系统冷管因受环控系统内部装配空间限制、冷流流体运动规律约束、以及强度和重量要求，其结构一般会设计成异形管路；壁厚较薄，一般1～1.5mm；尺寸精度要求高(±0.1mm)；而且长期经受冷流冲击和外部环境影响，管路不能开裂泄漏，表面要求进行三防化学表处理，对于管路表面光洁度要求(Ra3.2～Ra6.3)。

异形薄壁环控冷管由于冷流道非常复杂，传统切削成形方法无法实现，即使是五轴数控机床一般也难以整体完整成形，而且该加工方法周期很长，制造成本费用很高，生产效率很低；采取焊接成形方法，由于结构异形，焊接很难实现，需要设计和加工制造专用焊接复杂工装，不同结构产品需要设计和加工制造不同的焊接工装，需要很长制造周期和增加制造成本。另外，薄壁环控冷管异形薄壁，焊接极易变形穿透，在使用过程中也容易裂口，焊缝也容易造成化学表处理时残留腐蚀液难以清净，以致后续焊缝腐蚀，留下隐患。若单纯直接采用3D打印金属成形技术，由于零件壁薄，高温烧结金属粉末成形冷管，残留热应力大，导致冷管变形量很大，产品精度达不到设计使用要求，价格昂贵；而且表面很粗燥，不能满足化学表处理质量要求；采用流体抛光等抛光，费用相当昂贵。

发明内容

为了解决异形薄壁环控管道加工周期长，加工成本高，精度实现难的问题，本发明提出一种异形薄壁环控冷管的制造工艺方法，包括以下步骤：

S1.对异形薄壁环控冷管的三维模型进行缩水重构；

S2.采用选择性激光烧结技术烧结得到异形薄壁环控冷管的蜡模件；

S3.通过浸润中温熔化石蜡溶液，对蜡模件进行表面处理；

S4.蒸煮生石膏得到α半水石膏，并将其与耐火填充材料进行混合得到耐火混合料；

S5.将耐火混合料与水混合后对蜡模件进行真空灌浆；

S6.对真空灌浆后形成的石膏铸型进行焙烧，再在真空下用金属液浇注和压力下结晶凝固，从而得到异形薄壁环控冷管；

S7.对异形薄壁环控冷管进行切割和整形，并通过热处理强化；

S8.再通过液体喷砂进行清理和光饰，并对其表面进行化学处理，得到最终的异形薄壁环控冷管。

进一步的，在步骤S4中，α半水石膏的具体制作过程为：将生石膏置于反应釜中蒸煮，蒸煮时间为6～8小时，气压为0.4MPa，温度为125～145℃，再在120～150℃下烘干干燥。

进一步的，在步骤S5中，真空灌浆的具体步骤为：在真空度600mmHg下进行灌浆，灌浆的同时进行搅拌，搅拌速度控制在700r/min，搅拌时间控制在1～3分钟内。

进一步的，在步骤S1中，还包括对异形薄壁环控冷管的安装接口面单边增加加工余量。

进一步的，在步骤S8中，还包括简单机加工去除加工余量。

进一步的，在步骤S2中，烧结过程中的烧结粉选用改性聚苯乙烯。

进一步的，在步骤S4中，α半水石膏与耐火填充材料按照重量比1:3进行混合。