一種激光快速成型錸噴管的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種激光快速成型錸噴管的制備方法，其特征在于包括以下步驟：(1)用CAD設(shè)計(jì)噴管三維實(shí)體模型，將模型切片處理得多層二維剖面，保存為STL文件，將數(shù)據(jù)傳送到激光熔化快速成型系統(tǒng)；(2)將Re粉與有機(jī)粘接劑均勻混合放入粉末缸；(3)通入保護(hù)氣體；(4)在工作臺面上鋪上一層混合粉末，預(yù)熱工作臺；(5)設(shè)計(jì)激光的掃描速度、燒結(jié)溫度等，控制激光按照第一層截面信息進(jìn)行燒結(jié)；(6)工作臺下降一定高度，繼續(xù)鋪粉，開始新一輪掃描燒結(jié)；(7)不斷重復(fù)步驟6，直到堆積成三維實(shí)體零件；(8)高溫焙燒。本方法高度技術(shù)集成，加工周期短，無需模具，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，采用保護(hù)氣避免了粉體被氧化，制得的噴管具有優(yōu)異的綜合性能。
【專利說明】一種激光快速成型錸噴管的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噴管的制備方法，特別是涉及一種激光快速成型錸噴管的制備方法。
技術(shù)背景
[0002]噴管是通過改變管段內(nèi)壁的幾何形狀以加速氣流的一種裝置，多用于飛機(jī)、火箭等航空航天領(lǐng)域，通常噴管的工作條件苛刻，在非冷卻條件下，噴管要直接承受2500?3600°C的高溫、4?7MPa高壓和1500?2500m/s的高速，而且需要承受含固態(tài)粒子燃?xì)獾臎_刷、侵蝕作用，因而對材料的性能要求高，不僅要求材料承載能力強(qiáng)、而且要求耐熱性能強(qiáng)。Re(錸)作為常用航空材料，具有較高的彈性模量、優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度、蠕變極限、持久強(qiáng)度和抗熱沖擊能力，從室溫至2227°C，可經(jīng)受15次以上熱疲勞循環(huán)而不失效，但是錸極易氧化形成Re2O7使錸脆化。
[0003]申請?zhí)枮?00810233086.7的中國專利公開了一種火箭發(fā)動機(jī)噴管的制備方法，它包括以下步驟:(I)制備所述火箭發(fā)動機(jī)噴管的毛坯和制備所述毛坯的芯棒；(2)在所述芯棒表面噴涂涂層后，對芯棒的表面進(jìn)行磨削加工，并將磨削后的芯棒與所述毛坯進(jìn)行配車；(3)將磨削后的芯棒與所述毛坯在壓機(jī)上配裝；然后將裝配好的整體進(jìn)行包套處理；
[4]將包套處理好的整體在熱等靜壓爐內(nèi)進(jìn)行熱等靜壓處理；(5)熱等靜壓處理后，去除包套材料和芯棒，再對附著涂層的噴管毛坯進(jìn)行精加工得本發(fā)明產(chǎn)品。該發(fā)明方法不僅適用于內(nèi)孔尺寸較大的噴管，而且適用于內(nèi)孔尺寸較小且對涂層有特殊要求的噴管。
[0004]申請?zhí)枮?00810031043.0的中國專利公開了一種用粉末注射成形方法制備形狀非常復(fù)雜的鑰或鑰合金噴管，將鑰粉或鑰合金粉和一種由石蠟-油-低分子耦合劑-高分子聚合物組成的多組元粘結(jié)劑混合制備成均勻的喂料，將喂料在注射機(jī)上注射出鑰或鑰合金噴管注射坯，將注射坯進(jìn)行溶劑脫脂，控制溶劑脫脂率在50%?65%，溶劑脫脂坯然后在熱脫脂爐中進(jìn)行脫脂預(yù)燒，最后將熱脫脂預(yù)燒后的樣品進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，所制備的鑰噴管或鑰合金噴管無變形，且性能穩(wěn)定。
[0005]以上兩種發(fā)明都可以制得高熔點(diǎn)的噴管，但是在制備過程不能避免粉末被氧化，從而使制得的材料脆性增大；制備過程需要模具，加工效率低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種激光快速成型錸噴管的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0007](I)用CAD畫圖軟件設(shè)計(jì)出噴管的三維實(shí)體模型，并用離散程序?qū)⒛Ｐ瓦M(jìn)行切片處理得實(shí)體模型的多層二維剖面，并保存為STL文件，將STL文件的數(shù)據(jù)傳送到選擇性激光溶化快速成型系統(tǒng)；
[0008](2)將Re (錸)粉與有機(jī)粘接劑均勻混合放入3D打印機(jī)的粉末缸，有機(jī)粘接劑占混合物總量的10%?20% ;
[0009](3)向3D打印機(jī)的成型缸內(nèi)通入保護(hù)氣體；
[0010](4)用鋪粉輥在工作臺面上均勻鋪上一層厚度為0.08?0.3mm的混合粉末，預(yù)熱工作臺至100?200°C ；
[0011](5)設(shè)計(jì)激光的掃描速度為20?200mm/s，燒結(jié)溫度為300?350°C，控制激光按照設(shè)計(jì)零件的第一層截面信息進(jìn)行選擇性燒結(jié)；
[0012](6)在計(jì)算機(jī)控制下，工作平臺下降一定高度，用鋪粉輥繼續(xù)均勻鋪上一層厚度為
0.08?0.3mm的混合粉末，激光束開始新一輪的掃描燒結(jié)；
[0013](7)系統(tǒng)不斷重復(fù)步驟6，直到堆積成三維實(shí)體零件；
[0014](8)取出實(shí)體零件，在1000?1200°C高溫下焙燒3?5h。
[0015]所述的Re (錸)粉的純度為99%?99.999%，粒徑為50目到500目，錸噴管的壁厚為2?5mm ;保護(hù)氣體是氮?dú)?、氫氣或IS氣。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0017](I)制備過程高度技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)和制造的一體化，加工周期短，成本低，效率高，無需模具，操作簡單，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
[0018](2)在制備過程采用保護(hù)氣避免了粉體被氧化，制得的噴管具有優(yōu)異的綜合性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為激光快速成型工藝的原理圖。
[0020]10反光輥；20鋪粉輥；30正成型零件；40未成型粉末；50成型缸；60粉末缸。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定。
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種激光快速成型錸噴管的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0024](I)用CAD畫圖軟件設(shè)計(jì)出噴管的三維實(shí)體模型，并用離散程序?qū)⒛Ｐ瓦M(jìn)行切片處理得實(shí)體模型的多層二維剖面，并保存為STL文件，將STL文件的數(shù)據(jù)傳送到選擇性激光溶化快速成型系統(tǒng)；
[0025](2)將Re (錸)粉與有機(jī)粘接劑均勻混合放入3D打印機(jī)的粉末缸，有機(jī)粘接劑占混合物總量的10% ;
[0026](3)向3D打印機(jī)的成型缸內(nèi)通入保護(hù)氣體；
[0027](4)用鋪粉輥在工作臺面上均勻鋪上一層厚度為0.08mm的混合粉末，預(yù)熱工作臺至 100。。；
[0028](5)設(shè)計(jì)激光的掃描速度為20mm/s，燒結(jié)溫度為300°C，控制激光按照設(shè)計(jì)零件的第一層截面信息進(jìn)行選擇性燒結(jié)；
[0029](6)在計(jì)算機(jī)控制下，工作平臺下降一定高度，用鋪粉輥繼續(xù)均勻鋪上一層厚度為
0.08mm的混合粉末,激光束開始新一輪的掃描燒結(jié)；
[0030](7)系統(tǒng)不斷重復(fù)步驟6，直到堆積成三維實(shí)體零件；
[0031](8)取出實(shí)體零件，在1000°C高溫下焙燒3h。
[0032]Re (錸)粉的純度為99%，粒徑為50目；錸噴管的壁厚為2mm ;保護(hù)氣體是氮?dú)狻?br>
[0033]實(shí)施例2
[0034]一種激光快速成型錸噴管的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0035](I)用CAD畫圖軟件設(shè)計(jì)出噴管的三維實(shí)體模型，并用離散程序?qū)⒛Ｐ瓦M(jìn)行切片處理得實(shí)體模型的多層二維剖面，并保存為STL文件，將STL文件的數(shù)據(jù)傳送到選擇性激光溶化快速成型系統(tǒng)；
[0036](2)將Re (錸)粉與有機(jī)粘接劑均勻混合放入3D打印機(jī)的粉末缸，有機(jī)粘接劑占混合物總量的20% ；
[0037](3)向3D打印機(jī)的成型缸內(nèi)通入保護(hù)氣體；
[0038](4)用鋪粉輥在工作臺面上均勻鋪上一層厚度為0.3mm的混合粉末，預(yù)熱工作臺至 200。。；
[0039](5)設(shè)計(jì)激光的掃描速度為200mm/s，燒結(jié)溫度為350°C，控制激光按照設(shè)計(jì)零件的第一層截面信息進(jìn)行選擇性燒結(jié)；
[0040](6)在計(jì)算機(jī)控制下，工作平臺下降一定高度，用鋪粉輥繼續(xù)均勻鋪上一層厚度為
0.3mm的混合粉末,激光束開始新一輪的掃描燒結(jié)；
[0041](7)系統(tǒng)不斷重復(fù)步驟6，直到堆積成三維實(shí)體零件；
[0042](8)取出實(shí)體零件，在1200°C高溫下焙燒5h。
[0043]Re (錸)粉的純度為99.999%，粒徑為500目；錸噴管的壁厚為5mm ;保護(hù)氣體是
IS氣。
[0044]上述僅為本發(fā)明的兩個(gè)【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)的范圍的行為。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何形式的簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種激光快速成型錸噴管的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)用CAD畫圖軟件設(shè)計(jì)出噴管的三維實(shí)體模型，并用離散程序?qū)⒛Ｐ瓦M(jìn)行切片處理得實(shí)體模型的多層二維剖面，并保存為STL文件，將STL文件的數(shù)據(jù)傳送到選擇性激光熔化快速成型系統(tǒng)； (2)將Re(錸)粉與有機(jī)粘接劑均勻混合放入3D打印機(jī)的粉末缸，有機(jī)粘接劑占混合物總量的10%?20% ; (3)向3D打印機(jī)的成型缸內(nèi)通入保護(hù)氣體； (4)用鋪粉輥在工作臺面上均勻鋪上一層厚度為0.08?0.3mm的混合粉末，預(yù)熱工作臺至100?2000C ； (5)設(shè)計(jì)激光的掃描速度為20?200mm/s，燒結(jié)溫度為300?350°C，控制激光按照設(shè)計(jì)零件的第一層截面信息進(jìn)行選擇性燒結(jié)； (6)在計(jì)算機(jī)控制下，工作平臺下降一定高度，用鋪粉輥繼續(xù)均勻鋪上一層厚度為0.08?0.3mm的混合粉末，激光束開始新一輪的掃描燒結(jié)； (7)系統(tǒng)不斷重復(fù)步驟6，直到堆積成三維實(shí)體零件； (8)取出實(shí)體零件，在1000?1200°C高溫下焙燒3?5h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的Re(錸)粉的純度為99%?99.999 %，粒徑為50目到500目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的錸噴管的壁厚為2?5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的保護(hù)氣體是氮?dú)?、氫氣或氬氣?br>
【文檔編號】B22F5/12GK104190933SQ201410457541
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】陳照峰, 沙李麗 申請人:太倉派歐技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司