CN109317677A - 一种通过增材制造方法制备的蜂窝夹层结构 - Google Patents

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钱远宏
刘莹莹
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Abstract

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种特别适用于航空航天领域的通过增材制造方法制备的蜂窝夹层结构。该蜂窝夹层结构，通过金属粉末增材制造方法制备，蜂窝夹层结构包括第一面板、蜂窝加强筋、蜂窝空腔、第二面板和清粉工艺孔；其中，蜂窝加强筋位于第一面板和第二面板之间，第一面板、第二面板和蜂窝加强筋之间为冶金结合；蜂窝加强筋内部形成蜂窝空腔，在蜂窝加强筋上形成有清粉工艺孔。本发明的蜂窝夹层结构，第一面板、第二面板和蜂窝加强筋之间为冶金结合，所以具有轻量化程度高、耐冲击性强、抗震性好，抗弯性能好、抗疲劳性能好、比强度高等特点。由于通过增材制造方法制备，所以成形尺寸精度高，表面质量好，非装配面经增材制造一次成形，无需后续机加工，材料利用率高，生产效率高。

Description

一种通过增材制造方法制备的蜂窝夹层结构
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种特别适用于航空航天领域的通过增材制造方法制备的蜂窝夹层结构。
背景技术
随着先进航空航天技术的迅猛发展，新一代空天飞行器对飞行时间、有效载荷等需求的不断提高，并且受能源环境的影响，航空航天飞行器对轻量化、高性能的需求愈来愈大。空天飞行器的轻量化可通过两种途径实现：一是轻量化材料应用，如钛合金、铝合金、碳纤维、陶瓷等高强轻量化材料；二是轻量化结构，如中空夹层/薄壁加筋结构、镂空点阵结构、异形拓扑优化结构、多部件一体化结构等。
目前，传统蜂窝夹层结构多为复合材料，面板和蜂窝加强筋为金属或非金属材料，多采用粘接、拼接或压力加工成型，成形工艺流程复杂，生产周期长、成本高；面板和蜂窝加强筋之间连接性能差。传统蜂窝夹层结构已不能满足当下对于高性能轻量化结构的广泛需求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种通过增材制造方法制备的蜂窝夹层结构，以解决如何实现高性能轻量化的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种通过增材制造方法制备的蜂窝夹层结构；该蜂窝夹层结构通过金属粉末增材制造方法制备，蜂窝夹层结构包括第一面板、蜂窝加强筋、蜂窝空腔、第二面板和清粉工艺孔；其中，蜂窝加强筋位于第一面板和第二面板之间，第一面板、第二面板和蜂窝加强筋之间为冶金结合；蜂窝加强筋内部形成蜂窝空腔，在蜂窝加强筋上形成有清粉工艺孔。
进一步，第一面板、蜂窝加强筋和第二面板为同种或不同种材料。
进一步，蜂窝加强筋为正六边形或不规则六边形结构。
进一步，蜂窝夹层结构通过激光选区熔化或电子束选区熔化增材制造方法制备。
进一步，蜂窝夹层结构使用钛合金、铝合金、高温合金、不锈钢或铜合金增材制造粉末制备。
进一步，蜂窝加强筋的厚度不小于清粉工艺孔的直径。
进一步，清粉工艺孔直径不小于金属粉末粒径分布D90的2倍。
进一步，第一面板、蜂窝加强筋和第二面板的厚度比例为1:3:1。
进一步，第一面板、蜂窝加强筋和第二面板的厚度分别为1mm、3mm和1mm。
(三)有益效果
本发明提出的通过增材制造方法制备的蜂窝夹层结构，通过金属粉末增材制造方法制备，蜂窝夹层结构包括第一面板、蜂窝加强筋、蜂窝空腔、第二面板和清粉工艺孔；其中，蜂窝加强筋位于第一面板和第二面板之间，第一面板、第二面板和蜂窝加强筋之间为冶金结合；蜂窝加强筋内部形成蜂窝空腔，在蜂窝加强筋上形成有清粉工艺孔。本发明的蜂窝夹层结构，第一面板、第二面板和蜂窝加强筋之间为冶金结合，所以具有轻量化程度高、耐冲击性强、抗震性好，抗弯性能好、抗疲劳性能好、比强度高等特点。由于通过增材制造方法制备，所以成形尺寸精度高，表面质量好，非装配面经增材制造一次成形，无需后续机加工，材料利用率高，生产效率高。
附图说明
图1为本发明实施例的蜂窝夹层结构主视图；
图2为本发明实施例的蜂窝夹层结构中蜂窝加强筋结构图；
图3为本发明实施例的蜂窝夹层结构立体图；
图4为本发明实施例的蜂窝夹层结构使用状态图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种通过增材制造方法制备的蜂窝夹层结构，该蜂窝夹层结构通过激光选区熔化增材制造方法制备，其结构如图1-4所示。该蜂窝夹层结构包括第一面板1、蜂窝加强筋2、蜂窝空腔3、第二面板4和清粉工艺孔5。其中，蜂窝加强筋2位于第一面板1和第二面板4之间，第一面板1、第二面板4和蜂窝加强筋2之间为冶金结合。蜂窝加强筋2为不规则六边形结构，内部形成蜂窝空腔3，在蜂窝加强筋2上形成有清粉工艺孔5。
本实施例的蜂窝夹层结构中，第一面板1、蜂窝加强筋2和第二面板4为同种材料，均使用钛合金增材制造粉末制备，钛合金粉末的粒径分布为15-53μm，D90＝53μm。第一面板1、蜂窝加强筋2和第二面板4的厚度比例为1:3:1，厚度分别为1mm、3mm和1mm。蜂窝加强筋2的厚度不小于清粉工艺孔5的直径，清粉工艺孔5的直径不小于钛合金粉末粒径分布D90的2倍，为0.2mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种通过增材制造方法制备的蜂窝夹层结构；其特征在于，所述蜂窝夹层结构通过金属粉末增材制造方法制备，所述蜂窝夹层结构包括第一面板、蜂窝加强筋、蜂窝空腔、第二面板和清粉工艺孔；其中，所述蜂窝加强筋位于所述第一面板和第二面板之间，所述第一面板、第二面板和蜂窝加强筋之间为冶金结合；所述蜂窝加强筋内部形成所述蜂窝空腔，在所述蜂窝加强筋上形成有所述清粉工艺孔。
2.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构，其特征在于，所述第一面板、蜂窝加强筋和第二面板为同种或不同种材料。
3.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构，其特征在于，所述蜂窝加强筋为正六边形或不规则六边形结构。
4.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构，其特征在于，所述蜂窝夹层结构通过激光选区熔化或电子束选区熔化增材制造方法制备。
5.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构，其特征在于，所述蜂窝夹层结构使用钛合金、铝合金、高温合金、不锈钢或铜合金增材制造粉末制备。
6.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构，其特征在于，所述蜂窝加强筋的厚度不小于所述清粉工艺孔的直径。
7.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构，其特征在于，所述清粉工艺孔的直径不小于所述金属粉末粒径分布D90的2倍。
8.如权利要求1所述的蜂窝夹层结构，其特征在于，所述第一面板、蜂窝加强筋和第二面板的厚度比例为1:3:1。
9.如权利要求8所述的蜂窝夹层结构，其特征在于，所述第一面板、蜂窝加强筋和第二面板的厚度分别为1mm、3mm和1mm。
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