【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热管加工制造，具体而言，尤其涉及一种薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备及方法。
技术介绍
1、以热管为典型器件的相变传热技术因其高传热效率、稳定性、经济性、长寿命、低成本等优点广泛应用于航空航天、电子、冶金、建筑等诸多领域。随着航空航天和电子信息技术的飞速发展，航天飞船、探测器内的大功率电子设备产生的高热流密度及其热量积累将导致集成电子器件周围温度不断热高。同时，散热器面板也面临着等热化的需求。因此，航空航天领域急需结构紧凑、轻质、高效的相变传热热管。增材制造技术的发展实现了空间复杂结构零件的加工，同时，增材制造可以实现复杂构件的一体化设计、制造，减少零部件数量和装配。然而，逐层叠加制造的工艺决定了增材制造零件的表面粗糙度较高，复杂的零部件表面，尤其是零件内表面，难以进行后续光整加工，限制了增材制造技术的发展及应用。
2、沟槽型热管的主要加工方式包括：高速充液旋压法、挤压-犁削法、微细电解加工法、激光刻蚀加工法等。高速充液旋压法是在拉拔力作用下，热管壁和游动芯头相对运动，同时，旋压珠在充液油腔内高速旋转并挤压管壁，管壁发生塑性变形，形成与刀齿相对应的微沟槽。挤压-犁削法是通过多齿拉刀在沿拉削方向的拉力作用下前进，切削刃在热管内壁犁削出轴向微沟槽。微细电解加工法基于已经加工成形的阴极，利用电解中阳极溶解的原理，在热管内壁加工出一定形状和尺寸的沟槽。其中，高速充液旋压法、挤压-犁削法、微细电解加工法适用于圆形轴向沟槽热管；激光刻蚀加工方法由于工艺限制，一般用于平板热管的微沟槽加工。上述的加工方法均为一维
3、上述传统轴向沟槽型热管加工方案已难以满足航天器中对热管空间利用率高、结构紧凑、稳定高效的使用需求。因此，急需开发一种高效、稳定的空间三维热管加工装备与方法。
技术实现思路
1、根据上述提出的传统热管加工、装配过程中存在的弯曲起皱、压扁塌陷、绕弯橘皮及压扁凹坑等成型缺陷，而提供一种薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备及方法，旨在突破航空航天领域中对相变传热热管结构紧凑、轻质、高效的技术难题。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，包括选区激光熔化成形系统和抛光系统，所述选区激光熔化系统用于电子元件支座和薄壁复杂空间沟槽型热管的一体化成形或单独成形薄壁复杂空间沟槽型热管；所述抛光系统用于对成型后的薄壁复杂空间沟槽型热管的内壁进行抛光。
4、进一步地，所述抛光系统为空气磨粒射流抛光系统或多相射流抛光系统。
5、进一步地，所述选区激光熔化成形系统包括薄壁复杂空间沟槽型热管或是电子元件支座和薄壁复杂空间沟槽型热管的一体化零件、高斯连续激光、成形腔、刮刀、金属粉末、粉料缸、成形缸和基板；所述粉料缸和成形缸均设置在成形腔内，粉料缸和成形缸内部的基板伸出高度可调，粉料缸的基板上方设置有金属粉末，通过可移动的刮刀将金属粉末推送至成形缸，通过高斯连续激光对成形缸内金属粉末的进行选区熔化。
6、进一步地，所述空气磨粒射流抛光系统包括抛光腔体、喷嘴、空气压缩机、空气干燥过滤器、密封罐和磨粒，薄壁复杂空间沟槽型热管的端口与喷嘴相连，整体放置于抛光腔体中，压缩空气由空气压缩机产生，空气压缩机出口与空气干燥过滤器、密封罐依次相连，所述密封罐中装有一定量的磨粒。
7、进一步地，所述多相射流抛光系统包括抛光腔体、喷嘴、空气压缩机、气液混合喷雾装置和搅拌池，薄壁复杂空间沟槽型热管的端口与喷嘴相连，整体放置于抛光腔体中，压缩空气由空气压缩机产生，空气压缩机出口与气液混合喷雾装置相连，所述搅拌池内设置有混合着磨粒的抛光液，抛光液被吸入至气液混合喷雾装置，固-液-气形成的三相混合物经过喷嘴分散后，进入薄壁复杂空间沟槽型热管，对薄壁复杂空间沟槽型热管进行抛光。
8、进一步地，所述的电子元件支座和薄壁复杂空间沟槽型热管的一体化成形或单独成形薄壁复杂空间沟槽型热管，成形材料包括铝合金、高强铝合金或钛合金粉体，选区激光成形时，激光功率80-240w，扫描速度800-1600mm/s，扫描间距0.08-0.12mm，层厚20-30μm，激光波长为1070nm，光斑直径70-80μm。
9、进一步地，所述的空气磨粒射流抛光系统，空气压缩机的出口压力设置为0.4-0.8mpa，磨粒包括al2o3、sio2、sic中的至少一种，磨粒的目数为#400-#1000。
10、进一步地，所述的多相射流抛光系统，空气压缩机出口处的压力设置为0.4-0.8mpa，磨粒为al2o3、sio2、sic中的至少一种，磨粒的目数为#400-#1000，抛光液为磨粒质量分数10％-30％水溶液，或者10-30％wt磨粒、1％wth2o2、调节ph值至12-13。
11、本专利技术还公开了一种基于上述薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备的抛光方法，包括如下步骤：
12、步骤1：根据电子元器件的支撑和散热需求，设计电子元件支座和薄壁复杂空间沟槽型热管的一体化成形，或者对单独成形薄壁复杂空间沟槽型热管的三维空间结构的三维建模，用增材制造软件，对电子元件支座和薄壁复杂空间沟槽型热管的一体化成形，或者对单独成形薄壁复杂空间沟槽型热管的三维空间结构的三维数据进行分层切片处理，将处理完的程序数据导入增减材一体化设备；
13、步骤2：粉料缸上升，成形缸下降，刮刀将金属粉末从粉料缸推送至成形缸，在成形缸基板表面铺展均匀，连续激光进行选区熔化，重复上述过程，通过逐层叠加制造的方式，加工出电子元件支座和薄壁复杂空间沟槽型热管的一体化成形，或者对单独成形薄壁复杂空间沟槽型热管的三维空间结构的成形；
14、步骤31：将电子元件支座和薄壁复杂空间沟槽型热管的一体化成形，或者对单独成形薄壁复杂空间沟槽型热管的三维空间结构的热管端口连接喷嘴，整体放置于抛光腔体中；压缩空气由空气压缩机产生，然后经过空气干燥过滤器后，进入到密封罐，密封罐中的微米级磨粒被压缩空气分散开，由密封罐的出口，进入喷嘴，对复杂空间热管进行空气磨料射流抛光，抛光后的磨粒进入回收罐；
15、与步骤31不同的是，还可对热管进行多相射流抛光，具体地，步骤32：将电子元件支座和薄壁复杂空间沟槽型热管的一体化成形，或者对单独成形薄壁复杂空间沟槽型热管的三维空间结构的热管端口连接喷嘴，整体放置于抛光腔内，压缩空气经过空气压缩机引出后，连接气液混合喷雾装置的气体接口，混合着磨粒的抛光液通过伯努利效应被吸入至气液混合喷雾装置，固-液-气形成的三相混合物经过喷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，其特征在于，包括选区激光熔化成形系统和抛光系统，所述选区激光熔化系统用于电子元件支座和薄壁复杂空间沟槽型热管的一体化成形或单独成形薄壁复杂空间沟槽型热管；所述抛光系统用于对成型后的薄壁复杂空间沟槽型热管的内壁进行抛光。
2.根据权利要求1所述的薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，其特征在于，所述抛光系统为空气磨粒射流抛光系统或多相射流抛光系统。
3.根据权利要求1所述的薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，其特征在于，所述选区激光熔化成形系统包括薄壁复杂空间沟槽型热管或是电子元件支座和薄壁复杂空间沟槽型热管的一体化零件、高斯连续激光、成形腔、刮刀、金属粉末、粉料缸、成形缸和基板；所述粉料缸和成形缸均设置在成形腔内，粉料缸和成形缸内部的基板伸出高度可调，粉料缸的基板上方设置有金属粉末，通过可移动的刮刀将金属粉末推送至成形缸，通过高斯连续激光对成形缸内金属粉末的进行选区熔化。
4.根据权利要求2所述的薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，其特征在于，所述空气磨粒射流抛光系统包括抛光腔体、喷嘴、
5.根据权利要求2所述的薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，其特征在于，所述多相射流抛光系统包括抛光腔体、喷嘴、空气压缩机、气液混合喷雾装置和搅拌池，薄壁复杂空间沟槽型热管的端口与喷嘴相连，整体放置于抛光腔体中，压缩空气由空气压缩机产生，空气压缩机出口与气液混合喷雾装置相连，所述搅拌池内设置有混合着磨粒的抛光液，抛光液被吸入至气液混合喷雾装置，固-液-气形成的三相混合物经过喷嘴分散后，进入薄壁复杂空间沟槽型热管，对薄壁复杂空间沟槽型热管进行抛光。
6.根据权利要求1所述的薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，其特征在于，所述的电子元件支座和薄壁复杂空间沟槽型热管的一体化成形或单独成形薄壁复杂空间沟槽型热管，成形材料包括铝合金、高强铝合金或钛合金粉体，选区激光成形时，激光功率80-240W，扫描速度800-1600mm/s，扫描间距0.08-0.12mm，层厚20-30μm，激光波长为1070nm，光斑直径70-80μm。
7.根据权利要求4所述的薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，其特征在于，所述的空气磨粒射流抛光系统，空气压缩机的出口压力设置为0.4-0.8MPa，磨粒包括Al2O3、SiO2、SiC中的至少一种，磨粒的目数为#400-#1000。
8.根据权利要求5所述的薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，其特征在于，所述的多相射流抛光系统，空气压缩机出口处的压力设置为0.4-0.8MPa，磨粒为Al2O3、SiO2、SiC中的至少一种，磨粒的目数为#400-#1000，抛光液为磨粒质量分数10％-30％水溶液，或者10-30％wt磨粒、1％wtH2O2、调节PH值至12-13。
9.一种基于权利要求1～8任一项所述薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备的抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，其特征在于，包括选区激光熔化成形系统和抛光系统，所述选区激光熔化系统用于电子元件支座和薄壁复杂空间沟槽型热管的一体化成形或单独成形薄壁复杂空间沟槽型热管；所述抛光系统用于对成型后的薄壁复杂空间沟槽型热管的内壁进行抛光。
2.根据权利要求1所述的薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，其特征在于，所述抛光系统为空气磨粒射流抛光系统或多相射流抛光系统。
3.根据权利要求1所述的薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，其特征在于，所述选区激光熔化成形系统包括薄壁复杂空间沟槽型热管或是电子元件支座和薄壁复杂空间沟槽型热管的一体化零件、高斯连续激光、成形腔、刮刀、金属粉末、粉料缸、成形缸和基板；所述粉料缸和成形缸均设置在成形腔内，粉料缸和成形缸内部的基板伸出高度可调，粉料缸的基板上方设置有金属粉末，通过可移动的刮刀将金属粉末推送至成形缸，通过高斯连续激光对成形缸内金属粉末的进行选区熔化。
4.根据权利要求2所述的薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，其特征在于，所述空气磨粒射流抛光系统包括抛光腔体、喷嘴、空气压缩机、空气干燥过滤器、密封罐和磨粒，薄壁复杂空间沟槽型热管的端口与喷嘴相连，整体放置于抛光腔体中，压缩空气由空气压缩机产生，空气压缩机出口与空气干燥过滤器、密封罐依次相连，所述密封罐中装有一定量的磨粒。
5.根据权利要求2所述的薄壁复杂空间沟槽型热管的增材-抛光装备，其特征在于，所述多相射流抛光系统包括抛光腔体、喷嘴、空气压缩机、气液混合喷雾装置和搅拌池，薄壁复杂空间沟槽型热管的端口与...
【专利技术属性】
技术研发人员：张振宇，顾秦铭，周红秀，孟凡宁，石春景，冯俊元，童丁毅，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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