[发明专利]一种带迂回内流道结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种带迂回内流道结构及其制造方法，带迂回内流道结构包括基体和法兰，法兰与基体为一体成型结构，基体内部设有迂回内流道，法兰上设有入口通道和出口通道，用于与迂回内流道的入口和出口相通，将迂回内流道的入口和出口引导到法兰另一侧。带迂回内流道结构的制造方法，采用“内置泄粉孔的圆角实体支撑”与带迂回内流道结构整体制造，不仅有效缓和了产品与基板的应力集中，同时也能保证粉末在成形结束后即可清理，解决了后续热处理过程中流道内残余粉板结的问题。

技术领域

本发明属于激光增材制造技术领域，涉及一种带迂回内流道结构的整体制造方法。

背景技术

航空、航天、模具等工业领域中存在大量含内流道结构的产品以实现冷却、降温等效果，如航天发动机推力室再生冷却流道、注塑模具冷却通道等。

目前上述结构大多采用分体加工-组装-焊接的制造方法，流道的构型设计及产品效能受到很大限制，如：(1)流道构型设计受限，由于传统的分体加工-组装-焊接制造方法，目前内流道构型一般仅为单向直流道，无法根据产品实际工作状况实现内流道构型的最优设计，内流道的冷却效果无法发挥到极致；(2)为了方便后续的组装-焊接，目前的内流道截面多为矩形，冷却液与内流道表面的接触面积无法保证最大，流道内部的拐角不仅会成为应力集中的薄弱点，同时对于冷却液的流阻也存在一定的压降损失；(3)上述组装-焊接的内流道存在焊缝，影响内流道的广顺性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，将提供一种带迂回内流道结构的整体制造方法，实现带复杂内流道构件的快速、整体化制造。

本发明的技术解决方案是：一种带迂回内流道结构，包括基体和法兰，法兰与基体为一体成型结构，基体内部设有迂回内流道，法兰上设有入口通道和出口通道，用于与迂回内流道的入口和出口相通，将迂回内流道的入口和出口引导到法兰另一侧。

所述迂回内流道的截面为圆形或者菱形。

当迂回内流道的截面为圆形时，截面的直径为2～6mm。

所述迂回内流道的流道构型为直流道或螺旋流道。

所述基体和法兰选用材料为GH4169或TC4。

本发明的另一个技术解决方案是：一种带迂回内流道结构的制备方法，其该方法包括如下步骤：

(1)、将带迂回内流道的结构三维模型导入到激光选区熔化成形模型处理软件，调整姿态和位置，使得迂回内流道免支撑；

(2)、将法兰向下延伸预设长度，在延伸长度后的法兰下方增加辅助支撑结构模型，为调整好姿态和位置的带迂回内流道的结构三维模型提供支撑，

(3)、在辅助支撑结构模型上设计两个泄粉孔，一个泄粉孔与法兰上的入口通道连通；另一个泄粉孔与法兰上的出口通道连通；

(4)、将辅助支撑结构模型与带迂回内流道的结构三维模型拼接，共同构成激光选区熔化成形模型；

(5)、采用激光选区熔化成形方法，对激光选区熔化成形模型进行成形处理，得到由外部辅助结构支撑的带迂回内流道的结构；

(6)、通过从泄粉孔往迂回内流道吹气的方法，清理流道内的残余粉末；

(7)、去除辅助支撑结构，实现带迂回内流道结构的整体制造。

所述步骤(6)之前通过机械振动将迂回内流道堆积的残余粉末打散。

所述辅助支撑结构模型为圆角支撑结构，圆角半径为1.5-2.5mm。

当基体和法兰选用材料为GH4169时，激光选区熔化成形的工艺参数为：激光功率为300～380W，扫描速度600～1000mm/s扫描间距为0.08～0.12mm，分层厚度为20～60μm。