本发明专利技术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。本发明专利技术提供的成型方法为：(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。得到液体火箭发动机喷注盘成品。得到液体火箭发动机喷注盘成品。
【技术实现步骤摘要】
一种液体火箭发动机喷注盘激光选区熔化成型方法
[0001]本专利技术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。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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：
[0005](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。
[0006](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。
[0007](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。
[0008]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：
[0009](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；
[0010](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。
技术实现思路
[0011]本专利技术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。
[0012]为解决以上技术问题，本专利技术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：
[0013]步骤1、设计建模：
[0014]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。
[0015]1.2)将喷注盘模型生成喷注盘STL文件；
[0016]1.3)将喷注盘STL文件导入激光激光选区熔化成型设备的激光选区熔化成型软件中，并确定最终打印的喷注盘的摆放方式，所述摆放方式为喷注盘底部向下；
[0017]步骤2、设定工艺参数并生成打印轨迹：
[0018]2.1)设定喷注盘激光选区熔化成型软件的工艺参数，所述工艺参数包括扫描方向、刮刀类型、铺粉方式、基材预热温度、激光功率、扫描速度、光斑直径、刮刀铺粉速度及层厚；
[0019]2.2)采用该软件将所述喷注盘模型按0.06mm的厚度进行切片处理，所述切片处理即将喷注盘模型的三维形状信息转换成一系列的二维轮廓信息，从而生成打印轨迹；
[0020]步骤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:
[0021]3.1)依据步骤2所述工艺参数及打印轨迹，启动激光选区熔化成型设备，依次按照筛粉、烘干金属粉末、装粉、清洗成型室、安装基材、安装刮刀、预铺第一层粉末及洗气的过程进行激光选区熔化成型的准备工作，所述洗气即将成型设备中成型室内的空气置换为惰性气体，从而把整打印过程安全高效的进行；
[0022]3.2)进行喷注盘的打印成型，并对打印过程进行实时监控，根据打印成型的状态，及时调整刮刀铺粉速度和层厚的参数，进而得到喷注盘半成品；
[0023]步骤4、对喷注盘半成品进行后加工处理得到喷注盘成品:
[0024]对步骤3打印成型的喷注盘半成品进行后加工处理，所述后加工处理包括清粉、热处理、线切割、去支撑、打磨、喷砂、机械加工及抛光工序，进而获得液体火箭发动机喷注盘成品。
[0025]进一步地，步骤1中，所述支撑单房的四边形侧面壁厚为0.5mm，六边形底面的壁厚为0.8mm，支撑单房的体积为8mm3时，支撑效果最佳且节省材料，既有效降低了支撑结构的重量，同时最大化的提供了稳定性和支撑强度，且去支撑时也不会影响喷注盘的表面光滑度。
[0026]进一步地，步骤2.1)中，所述工艺参数具体为：扫描方向为分层旋转扫描，刮刀类型选用橡胶刮刀，铺粉方式采用单向铺粉，基材预热温度为100℃，激光功率为300
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600W，扫描速度为1000
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2000mm/min，光斑直径为0.08
‑
0.12mm，刮刀铺粉速度为50mm/min，层厚为0.06mm，该参数条件可确保打印过程高效进行。
[0027]进一步地，步骤3.1)中，所述准备工作过程中操作人员必须穿戴防护手套、带颗粒过滤器的防护面罩、防静电安全鞋和防静电手环，从而确保操作人员的安全以及打印成型的产品的精度，具体准备工作为：
[0028]3.1.1)筛粉：准备不锈钢筛网，不锈钢筛网选择235目效果最佳，将不锈钢筛网放
在不锈钢盆上，将金属粉末通过筛网和平铲推刮进行筛分，所述金属粉末选用奥氏体不锈钢316L粉末，因奥氏体不锈钢含有微量的碳，具有良好的耐腐蚀性和耐晶间腐蚀性能，以此类型的金属粉末作为原材料，可提高打印出的产品的整体耐腐蚀性能；
[0029]3.1.2)烘干金属粉末：将金属粉末筛分之后在真空干燥箱中进行烘干处理；
[0030]3.1.3)装粉：在装粉口处放上漏斗，用冰铲将粉桶内的金属粉末慢慢倒入落粉桶；
[0031]3.1.4)清洗成型室：打开成型室门，用蘸取酒精的擦镜纸将防护镜由内向外旋转轻柔擦拭2
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3次；同时用蘸取酒精的擦镜纸清洁相机镜头、成型室密封门的密封圈及安全玻璃；
[0032]3.1.5)安装基材：打开成型室门，清理工作平台，将清理本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种液体火箭发动机喷注盘激光选区熔化成型方法，其特征在于，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；1.3)将喷注盘STL文件导入激光激光选区熔化成型设备的激光选区熔化成型软件中，并确定最终打印的喷注盘的摆放方式，所述摆放方式为喷注盘底部向下；步骤2、设定工艺参数并生成打印轨迹：2.1)设定激光选区熔化成型软件的工艺参数，所述工艺参数包括扫描方向、刮刀类型、铺粉方式、基材预热温度、激光功率、扫描速度、光斑直径、刮刀铺粉速度及层厚；2.2)采用激光选区熔化成型软件将所述喷注盘模型按0.06mm的厚度进行切片处理，所述切片处理即将喷注盘模型的三维形状信息转换成一系列的二维轮廓信息，从而生成打印轨迹；步骤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：3.1)依据步骤2所述工艺参数及打印轨迹，启动激光选区熔化成型设备，进行激光选区熔化成型的准备工作；3.2)进行喷注盘的打印成型，并对成型过程进行实时监控，根据成型的状态，及时调整刮刀铺粉速度及层厚的参数，进而得到喷注盘半成品；步骤4、对喷注盘半成品进行后加工处理：对步骤3打印成型的喷注盘半成品进行后加工处理，所述后加工处理包括清粉、热处理、线切割、去支撑、打磨、喷砂、机械加工及抛光工序，进而获得液体火箭发动机喷注盘成品。2.根据权利要求1所述的液体火箭发动机喷注盘激光选区熔化成型方法，其特征在于：步骤1中，所述支撑单房的四边形侧面壁厚为0.5mm，六边形底面壁厚为0.8mm，支撑单房体积为8mm3。3.根据权利要求2所述的液体火箭发动机喷注盘激光选区熔化成型方法，其特征在于，步骤2.1)中，所述工艺参数具体为：扫描方向为分层旋转扫描，刮刀类型选用橡胶刮刀，铺粉方式采用单向铺粉，基材预热温度为100℃，激光功率为300
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600W，扫描速度为1000
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2000mm/min，光斑直径为0.08
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0.12mm，刮刀铺粉速度为50mm/min，层厚为0.06mm。4.根据权利要求3所述的液体火...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，吴朝辉，庄宿国，张春红，薛军，孙宇哲，张艳明，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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