[发明专利]一种栅格舵的分区并行丝材增材制备方法

说明书

本发明提供了一种栅格舵的分区并行丝材增材制备方法，属于栅格舵制造技术领域。本发明根据栅格舵零件的具体形状，建立三维实体模型；将所述三维实体模型进行切片处理得到二维切片图形，将所述二维切片图形分区处理，并对每个分区进行路径规划，进行分区并行增材制造，得到栅格舵毛坯；对所述栅格舵毛坯进行热处理，得到所述栅格舵。本发明使用分区增材制造的方法进行栅格舵的制造，可以根据零件尺寸灵活设计分区数量、排列方式、范围大小，加工适用性强，通过增加分区数量，可以减小分区打印面积，有效降低热应力与变形，仅需增加热源与送丝装置可以实现加工效率倍数式的提升，大大缩短了生产周期。

技术领域

本发明涉及栅格舵制造技术领域，尤其涉及一种栅格舵的分区并行丝材增材制备方法。

背景技术

随着航天领域的飞速发展，运载火箭的发射需要逐渐提高。重复使用运载火箭能够有效回收火箭残骸，降低空间运输成本。栅格舵机构是一种常用于重复使用运载火箭的气动飞行姿态控制装置。在重复火箭再入返回过程中调控火箭姿态以及轨迹，确保火箭残骸能够落在指定区域。在火箭发射日益频繁的今天，对人员安全保障、箭体回收利用有着重要的意义。

栅格舵机构的气动舵面称为栅格舵，由边框及镶嵌在边框内的栅格壁组成。为满足气动控制需求，栅格壁的形状设计复杂多样，造成了栅格舵零件呈现多肋、形状复杂的特征。同时栅格舵为满足回收需要常使用钛合金等耐高温材料制造，难以进行机械加工，大大提升了制造难度。

栅格舵常使用的制造方法包括整体机械加工、拼焊成形、融模铸造、增材制造方式。金属增材制造又称作金属3D打印，常使用金属丝材或者金属粉材为原材料，通过熔融沉积或者选区融化方法进行材料的逐层堆积，能够有效实现复杂形状零件的近净成形。增材制造能够有效实现栅格的净成形且过程可控，后续加工余量，能够有效减少材料浪费，简化工艺流程，降低成本，是一种经济有效的栅格舵制造方式。

但是已经广泛应用的一些金属增材制造方法，如激光熔融沉积(LDM)、激光选区融化(SLM)、电子束选区融化(SEBM)等对于栅格舵的制造仍存在一定局限性。首先其普遍存在成形效率低、制造周期长的问题。同时激光选区熔化(SLM)和电子束选区熔化(SEBM)使用金属粉材为原材料，还存在材料成本高、利用率低的问题。此外，金属增材制造属于热加工，在类栅格舵的复杂形状薄壁零件制造过程中热应力积累与变形显著，难以调控。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种栅格舵的分区并行丝材增材制备方法。本发明的方法实现了栅格舵复杂多肋结构的制造，减轻热应力与变形的同时，提高了成形效率，降低了栅格舵的制造周期。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种栅格舵的分区并行丝材增材制备方法，包括以下步骤：

根据栅格舵零件的具体形状，建立三维实体模型；

将所述三维实体模型进行切片处理，得到二维切片图形；

将所述二维切片图形进行分区处理，并对每个分区进行路径规划，进行分区并行丝材增材制造，得到栅格舵毛坯；

对所述栅格舵毛坯进行热处理，得到所述栅格舵。

优选地，所述分区并行丝材增材制造的热源为TIG焊枪。

优选地，所述分区并行丝材增材制造使用的丝材在使用前还包括进行预热，所述预热使用电阻热电源。

优选地，所述分区并行丝材增材制造包括以下步骤：

提供栅格舵对应材料金属丝材以及基板；

将各分区区域与增材路径导入丝材增材制造设备的CNC系统中，设计所属各分区的制造参数，将丝材送入各分区热源下方融化，按照路径移动热源和送丝装置在基板上进行逐层堆积。