基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115815975A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211509553.0(22)申请日2022.11.29(71)申请人湖北三江航天江北机械工程有限公司地址432000湖北省孝感市北京路特6号(72)发明人徐海升牛玉芳王芬何贤元(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104专利代理师胡镇西周俊(51)Int.Cl.B23P15/00(2006.01)B23K26/342(2014.01)B29C70/74(2006.01)B29L31/30(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法(57)摘要本发明公开一种基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法，包括：步骤1：针对增材制造技术特点，进行内壁结构优化设计；步骤2：采用激光增材成形推力室内壁；步骤3：对成形的推力室内壁进行热处理：步骤4：对成形的推力室内壁进行清理；步骤5：对成形的推力室内壁进行检测测试；步骤6：在推力室内壁的外表面成形中间过渡层；步骤7：在中间过渡层外表面成形外壁复合材料结构层；步骤8：对成形完成的推力室进行CT扫描、射线扫描和液压及气密测试。本发明克服现有推力室电铸外壁或钎焊外壁技术所存在的强度弱、周期长、成本高、重量高等问题。CN115815975ACN115815975A权利要求书1/1页1.一种基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：针对增材制造技术特点，进行内壁结构优化设计；步骤2：采用激光增材成形推力室内壁；步骤3：对成形的推力室内壁进行热处理；步骤4：对成形的推力室内壁进行清理；步骤5：对成形的推力室内壁进行检测测试；步骤6：在推力室内壁的外表面成形中间过渡层；步骤7：在中间过渡层外表面成形外壁复合材料结构层；步骤8：对成形完成的推力室进行CT扫描、射线扫描和液压及气密测试。2.根据权利要求1所述的基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法，其特征在于：步骤1中，内壁结构优化设计包括冷却流道内部结构设计、粉末清理工艺口设计。3.根据权利要求1所述的基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法，其特征在于：步骤1中，内壁结构包括冷却流道槽、槽底、筋和槽顶四部分，其中槽底厚度≥1mm，筋宽≥1.5mm，槽顶厚度≥2mm，冷却流道槽最小宽度≥1.2mm、最小高度≥1.5mm、四周倒圆角，圆角半径≥0.5mm。4.根据权利要求1所述的基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法，其特征在于：步骤2中，内壁采用高导热铜合金材料，内壁采用选区激光熔化成形工艺。5.根据权利要求1所述的基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法，其特征在于：步骤5中，对采用选区激光熔化成型的内壁进行CT扫描和液压及气密测试。6.根据权利要求1所述的基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法，其特征在于：步骤6中，中间过渡层为橡胶材质。7.根据权利要求1或6所述的基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法，其特征在于：步骤6中，中间过渡层厚度为1‑3mm。8.根据权利要求1所述的基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法，其特征在于：步骤7中，在中间过渡层外表面采用缠绕或铺放成型方式成形外壁复合材料结构层，外壁复合材料结构层厚度大于10mm。9.根据权利要求1所述的基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法，其特征在于：步骤7中，外壁复合材料结构层为纤维增强复合材料。10.根据权利要求9所述的基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法，其特征在于：纤维增强复合材料选自碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、凯夫拉纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料。2CN115815975A说明书1/5页基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法技术领域[0001]本发明涉及液体火箭发动机推力室成形技术领域，具体地指一种基于激光增材和纤维增强复合材料的推力室成形方法。背景技术[0002]随着商业航天技术的快速发展，对液体火箭发动机的推力要求越来越高。液体火箭发动机向大推力、高室压、短周期、低成本、可重复使用的方向发展，对推力室等关键结构的高效高性能制造工艺方法提出了越来越高的要求。[0003]液体火箭发动机再生冷却推力室是液体火箭发动机中燃料混合燃烧、产生高温高压燃气获得推力的关键部件，一般推力室壁中设计中空夹层结构的冷却流道，夹层冷却流道结构；为了实现夹层冷却流道的高效导热需求，推力室内壁通常采用高导热率的铜合金，同时增加强度，承受推力室工作时高压力，外壁采用高温合金或不锈钢等材料。[0004]目前，传统推力室采用的是内壁铣槽加工+外壁电