一種激光快速成型錸噴管的制備方法
【專利摘要】本發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設計噴管三維實體模型，將模型切片處理得多層二維剖面，保存為STL文件，將數據傳送到激光熔化快速成型系統；(2)將Re粉與有機粘接劑均勻混合放入粉末缸；(3)通入保護氣體；(4)在工作臺面上鋪上一層混合粉末，預熱工作臺；(5)設計激光的掃描速度、燒結溫度等，控制激光按照第一層截面信息進行燒結；(6)工作臺下降一定高度，繼續鋪粉，開始新一輪掃描燒結；(7)不斷重復步驟6，直到堆積成三維實體零件；(8)高溫焙燒。本方法高度技術集成，加工周期短，無需模具，可實現批量生產，采用保護氣避免了粉體被氧化，制得的噴管具有優異的綜合性能。
【專利說明】一種激光快速成型錸噴管的制備方法
【技術領域】
[0001]本發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。
技術背景
[0002]噴管是通過改變管段內壁的幾何形狀以加速氣流的一種裝置，多用于飛機、火箭等航空航天領域，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粒子燃氣的沖刷、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、而且要求耐熱性能強。Re(錸)作為常用航空材料，具有較高的彈性模量、優良的抗拉強度、蠕變極限、持久強度和抗熱沖擊能力，從室溫至2227°C，可經受15次以上熱疲勞循環而不失效，但是錸極易氧化形成Re2O7使錸脆化。
[0003]申請號為200810233086.7的中國專利公開了一種火箭發動機噴管的制備方法，它包括以下步驟:(I)制備所述火箭發動機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，對芯棒的表面進行磨削加工，并將磨削后的芯棒與所述毛坯進行配車；(3)將磨削后的芯棒與所述毛坯在壓機上配裝；然后將裝配好的整體進行包套處理；
[4]將包套處理好的整體在熱等靜壓爐內進行熱等靜壓處理；(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行精加工得本發明產品。該發明方法不僅適用于內孔尺寸較大的噴管，而且適用于內孔尺寸較小且對涂層有特殊要求的噴管。
[0004]申請號為200810031043.0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劑混合制備成均勻的喂料，將喂料在注射機上注射出鑰或鑰合金噴管注射坯，將注射坯進行溶劑脫脂，控制溶劑脫脂率在50%?65%，溶劑脫脂坯然后在熱脫脂爐中進行脫脂預燒，最后將熱脫脂預燒后的樣品進行高溫燒結，所制備的鑰噴管或鑰合金噴管無變形，且性能穩定。
[0005]以上兩種發明都可以制得高熔點的噴管，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。
【發明內容】
[0006]本發明的目的旨在克服現有技術的不足，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畫圖軟件設計出噴管的三維實體模型，并用離散程序將模型進行切片處理得實體模型的多層二維剖面，并保存為STL文件，將STL文件的數據傳送到選擇性激光溶化快速成型系統；
[0008](2)將Re (錸)粉與有機粘接劑均勻混合放入3D打印機的粉末缸，有機粘接劑占混合物總量的10%?20% ;
[0009](3)向3D打印機的成型缸內通入保護氣體；
[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，預熱工作臺至100?200°C ；
[0011](5)設計激光的掃描速度為20?200mm/s，燒結溫度為300?350°C，控制激光按照設計零件的第一層截面信息進行選擇性燒結；
[0012](6)在計算機控制下，工作平臺下降一定高度，用鋪粉輥繼續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；
[0013](7)系統不斷重復步驟6，直到堆積成三維實體零件；
[0014](8)取出實體零件，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 ;保護氣體是氮氣、氫氣或IS氣。
[0016]本發明的優點:
[0017](I)制備過程高度技術集成，實現了設計和制造的一體化，加工周期短，成本低，效率高，無需模具，操作簡單，可實現批量生產。
[0018](2)在制備過程采用保護氣避免了粉體被氧化，制得的噴管具有優異的綜合性能。
【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。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定。
[0022]實施例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畫圖軟件設計出噴管的三維實體模型，并用離散程序將模型進行切片處理得實體模型的多層二維剖面，并保存為STL文件，將STL文件的數據傳送到選擇性激光溶化快速成型系統；
[0025](2)將Re (錸)粉與有機粘接劑均勻混合放入3D打印機的粉末缸，有機粘接劑占混合物總量的10% ;
[0026](3)向3D打印機的成型缸內通入保護氣體；
[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，預熱工作臺至 100。。；
[0028](5)設計激光的掃描速度為20mm/s，燒結溫度為300°C，控制激光按照設計零件的第一層截面信息進行選擇性燒結；
[0029](6)在計算機控制下，工作平臺下降一定高度，用鋪粉輥繼續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；
[0030](7)系統不斷重復步驟6，直到堆積成三維實體零件；
[0031](8)取出實體零件，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 ;保護氣體是氮氣。
[0033]實施例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畫圖軟件設計出噴管的三維實體模型，并用離散程序將模型進行切片處理得實體模型的多層二維剖面，并保存為STL文件，將STL文件的數據傳送到選擇性激光溶化快速成型系統；
[0036](2)將Re (錸)粉與有機粘接劑均勻混合放入3D打印機的粉末缸，有機粘接劑占混合物總量的20% ；
[0037](3)向3D打印機的成型缸內通入保護氣體；
[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，預熱工作臺至 200。。；
[0039](5)設計激光的掃描速度為200mm/s，燒結溫度為350°C，控制激光按照設計零件的第一層截面信息進行選擇性燒結；
[0040](6)在計算機控制下，工作平臺下降一定高度，用鋪粉輥繼續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；
[0041](7)系統不斷重復步驟6，直到堆積成三維實體零件；
[0042](8)取出實體零件，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 ;保護氣體是
IS氣。
[0044]上述僅為本發明的兩個【具體實施方式】，但本發明的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本發明保護的范圍的行為。但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何形式的簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。
【權利要求】
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畫圖軟件設計出噴管的三維實體模型，并用離散程序將模型進行切片處理得實體模型的多層二維剖面，并保存為STL文件，將STL文件的數據傳送到選擇性激光熔化快速成型系統； (2)將Re(錸)粉與有機粘接劑均勻混合放入3D打印機的粉末缸，有機粘接劑占混合物總量的10%?20% ; (3)向3D打印機的成型缸內通入保護氣體； (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，預熱工作臺至100?2000C ； (5)設計激光的掃描速度為20?200mm/s，燒結溫度為300?350°C，控制激光按照設計零件的第一層截面信息進行選擇性燒結； (6)在計算機控制下，工作平臺下降一定高度，用鋪粉輥繼續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； (7)系統不斷重復步驟6，直到堆積成三維實體零件； (8)取出實體零件，在1000?1200°C高溫下焙燒3?5h。
2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的保護氣體是氮氣、氫氣或氬氣。
【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 優先權日:2014年9月10日
【發明者】陳照峰, 沙李麗 申請人:太倉派歐技術咨詢服務有限公司