[发明专利]一种液体火箭发动机喷注盘激光选区熔化成型方法

说明书

本发明一种液体火箭发动机喷注盘激光选区熔化成型方法，主要解决现有喷注盘的支撑结构在产品成型过程中容易变形、材料消耗过多及产品成型后支撑结构难以去除等技术问题。本发明提供的成型方法为：(1)在三维软件中进行添加蜂窝状支撑结构的喷注盘三维模型的参数化设计建模，生成喷注盘模型；将添加蜂窝状支撑后的喷注盘三维模型导入激光选区熔化成型软件中，并确定喷注盘的摆放方式；(2)设定工艺参数并生成打印轨迹；(3)进行激光选区熔化成型的准备工作并完成喷注盘的打印成型，获得喷注盘半成品；(4)对喷注盘半成品进行后加工处理得到液体火箭发动机喷注盘成品。

技术领域

本发明涉及激光选区熔化成型技术，特别是涉及一种液体火箭发动机喷注盘激光选区熔化成型方法。

背景技术

液体火箭发动机的喷注盘内部分布着十余道复杂的内孔流道，内孔流道的加工精度、表面粗糙度直接影响该产品的性能。传统加工工艺为先加工多个带孔的板片，再通过真空扩散焊将板片按照一定顺序进行焊接，各个板片中的孔便会串联形成内孔流道，但这种加工方法存在生产周期长，焊缝数量多，变形大，真空扩散焊连接强度低，内孔流道不光滑从而影响液体流阻等问题。采用激光选区熔化技术可有效的缩短加工周期，减少机加工序及焊缝数量，且内孔流道连续光滑，喷注盘整体强度得到提高。

采用激光选区熔化技术成型金属零件时，往往需要添加余量与支撑结构；添加余量是由于激光选区熔化成型工艺的特性导致零件表面粗糙度低，尺寸精度差，常规激光选区熔化零件成型的表面粗糙度Ra在6.3μm左右，尺寸精度在0.1mm左右，因此为提高零件合格率，常在零件表面添加机械加工余量，后续使用机械加工将其除掉来提高零件表面的精度，但液体火箭发动机喷注盘由于结构特殊，余量去除比较困难，机加难度大且工序长。

目前常用的支撑样式有实体支撑、网格支撑和柱状支撑，具体如下：

(1)实体支撑在激光选区熔化成型过程中，往往需要从基材面整体大面积向上生长，才能保证支撑底部的牢固性，由于与零件的接触面过大，导致这类支撑去除困难，从而影响零件的表面质量。而且，采用实体支撑还存在浪费材料和加工时间长等缺点。

(2)网格支撑由于强度弱，在成型过程中容易出现塌陷和在刮刀作用下出现破损等缺陷，在实际使用时存在风险。

(3)传统的柱状支撑由于柱子之间相互独立，随着成型高度的增加，当支撑受到刮刀干涉时，容易造成柱子变形或断裂，失去支撑功能，影响零件的最终成型。

综上，在实际成型过程中，更多时候采用柱状支撑和网格支撑的复合支撑，由于在网格支撑中引入了柱状支撑，复合支撑的强度得到了提升，支撑的可靠性也大大提高。但是这类支撑也存在不足之处：

(1)支撑的去除性差，零件成型后支撑不易去除，造成后处理的难度增加；

(2)对于零余量激光选区熔化成型的产品，去除支撑后会对产品表面造成损伤，产品表面粗糙度很差，难以满足使用要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有喷注盘的支撑结构在产品成型过程中容易变形、材料消耗过多及产品成型后支撑结构难以去除等技术问题。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种液体火箭发动机喷注盘激光选区熔化成型方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1、设计建模：

1.1)在三维软件中进行添加蜂窝状支撑结构的喷注盘三维模型的参数化设计建模，生成喷注盘模型；所述蜂窝状支撑结构，是一种多层结构，每一层由若干个正六棱柱排列组合而成，单个正六棱柱称为支撑单房，每个支撑单房由六个四边形侧面和两个六边形底面组成，六边形底面所在方向称为房口，每层所有正六棱柱房口均开向同一侧，每两个相邻的正六棱柱共用一个四边形侧面，不同层相邻的正六棱柱之间共用一个底面。

1.2)将喷注盘模型生成喷注盘STL文件；