[发明专利]一种复杂、多内腔、窄流道喷注器的成形方法

权利要求书

1.一种复杂、多内腔、窄流道喷注器的成形方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）建立喷注器的三维模型并优化；

（2）将步骤（1）建立的三维模型按照要求进行摆放；

（3）根据步骤（2）摆放的三维模型，提取模型中的单个喷嘴进行迭代优化以确定最终三维模型；

（4）根据步骤（3）确定的三维模型和步骤（2）确定的摆放方案，添加成形后无需去除的内腔实体自支撑和需去除的外部支撑；

（5）在惰性气体环境中按照步骤（4）得到的三维模型进行激光选区熔化成形，得到带有外部支撑和实体自支撑的喷注器；

（6）对步骤（5）得到的带有外部支撑和实体自支撑的喷注器的内腔粉末进行清理，并采用线切割去除基板及热处理；

（7）对步骤（6）得到的去除了基板及热处理得到的喷注器进行灌蜡处理，灌蜡完成后采用机械加工去除外部支撑，再进行脱蜡处理；

（8）对步骤（7）得到的去除外部支撑的喷注器进行表面光整，光整完成后得到复杂、多内腔、窄流道喷注器；

所述的复杂、多内腔、窄流道喷注器包括第一层底、第二层底、喷嘴和燃气入口管，喷嘴和燃气入口管位于第一层底和第二层底之间，喷嘴的最小出口间隙为0.6mm；

步骤（4）中，所述添加无需去除的内腔实体自支撑主要包括：以第一层底和第二层底之间分布的喷嘴为支撑点，添加倾斜实体支撑；对第一层底和第二层底之间，倾斜实体支撑覆盖不到的悬垂面上添加镂空实体支撑；添加倾斜实体支撑的悬垂面依据为“成形＜45°的倾斜结构以及直径大于6mm的横向圆筒结构”；添加的镂空实体支撑需满足强度需求且不影响液流在腔体内流通；

步骤（2）中，所述摆放要求为喷注器喷嘴出口向上摆放；

步骤（3）中，迭代优化建立最终模型的方法为：

第一步，使用建模软件提取单个喷嘴模型；

第二步，修改单个喷嘴模型中的切向孔孔径，建立切向孔孔径为1.0mm-2.5mm、孔径呈0.1mm递增的系列喷嘴模型；

第三步，对系列喷嘴模型开展“成形-化学抛光后处理-液流”工艺试验，获得满足液流试验要求的喷嘴切向孔孔径及化学抛光后处理工艺参数；

第四步，对化学抛光后的单个喷嘴尺寸进行测量，获得化学抛光工艺对不影响液流流量的通道去除量；

第五步，根据第三步和第四步的结果对第二步获得的三维模型中的单个喷嘴切向孔孔径进行修改并对不影响液流流量的通道进行尺寸补偿，获得最终喷注器三维模型；

步骤（6）中，清理粉末采用0.6Mpa-0.8Mpa的压缩空气配合超声振动平台对成形的喷注器内腔进行吹除；

所述线切割为高速往复走丝电火花线切割，脉冲宽度设定为28-8μs，脉冲间隔为112-170μs，波形为矩形脉冲；

热处理制度为90min升至800-900℃，保温2-3h，充气冷却；

步骤（8）中，表面光整工艺为化铣抛光，抛光液为盐酸、硝酸、氢氟酸混合溶液，抛光时间2-4min。

2.根据权利要求1所述的一种复杂、多内腔、窄流道喷注器的成形方法，其特征在于：步骤（1）中，综合考虑结构强度、液流性能，消除喷注器模型中存在的连接结构和焊缝，并进行增材制造适应性修改，获得整体化的喷注器，再导出STL格式三维模型，导出精度优于0.008mm。

3.根据权利要求1所述的一种复杂、多内腔、窄流道喷注器的成形方法，其特征在于：步骤（5）中，激光选区熔化成形的参数为：激光功率280-320W，扫描速度800-1100mm/s，线间距0.10-0.13mm，光斑直径90-110μm，铺粉层厚0.03-0.06mm，相位角67°。

4.根据权利要求1所述的一种复杂、多内腔、窄流道喷注器的成形方法，其特征在于：步骤（7）中，灌蜡的蜡液成分为50%石蜡和50%硬脂酸，灌蜡温度为60℃-70℃；

脱蜡的方法为：先在0.6±0.05MPa压力和160℃-170℃温度的脱蜡炉中蒸除，再使用高温蒸汽吹除残余蜡液；

采用车床加工对第二层底下端的外部支撑进行去除。