CN111891389A - 一种3d打印钛合金隔热垫 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种3D打印钛合金隔热垫，包括外壳、通孔、点阵填充腔。外壳为六面体隔热垫的六个侧面，具有一定厚度；通孔为螺栓连接提供接口；点阵填充腔降低隔热垫的传热能力，减轻隔热垫的重量。隔热垫内腔近通孔区域点阵密集，增强通孔边缘受压强度，其他区域点阵稀疏。本发明适应于钛合金3D打印技术快速制造，利用钛合金的隔热性能和点阵结构的减重效果实现隔热垫的轻量化设计和制造。

Description

一种3D打印钛合金隔热垫

技术领域

本发明涉及卫星结构技术领域，具体地，涉及一种3D打印钛合金隔热垫。

背景技术

卫星结构为各种设备提供安装接口，对于部分设备需要进行隔热安装时，通常采用隔热垫。钛合金隔热垫具有较高的刚度、强度和较低的热传导性能，通常用于重要设备的隔热安装。

星敏支架为星敏感器提供安装接口，并保证星敏感器的空间指向精度。卫星在轨运行期间，热载荷引起星敏支架的热变形是影响星敏感器指向精度的主要原因，因此要对星敏支架采取良好的隔热措施。星敏支架安装脚通常采用钛合金隔热垫与安装界面隔热。

常规的钛合金隔热垫采用钛合金块开减重孔制成，减重效率低。采用3D打印及点阵填充设计的钛合金隔热垫减重效率高，隔热垫两侧安装面之间传热材料少，隔热效率高。

申请号为CN201510990537.1的中国发明专利公开了一种用于3D打印的保温隔热材料，由珍珠岩、聚氨酯、乙醇、硬脂酸、羟基丁晴橡胶、钛酸酯偶联剂组成。利用聚氨酯的低导热系数，以及热塑加工性和熔融状态下的流动性，将改性后的珍珠岩加入聚氨酯中，克服了聚氨酯保温材料韧性差、脆性大，易掉粉、掉渣的缺点，又具备珍珠岩保温材料的防火阻燃的特点和聚氨酯保温材料的低导热系数，但是该发明并没有减重效果的特性。

申请号为CN201610208009.0的中国发明专利公开了一种利用热喷涂3D打印技术制备的隔热杯及其制备方法。所述隔热杯的杯壁包括三层结构,其中内层和外层为金属涂层，内外两层之间的中间层为陶瓷涂层。所述金属涂层的材料为铝材、不锈铜材、或镍材；陶瓷涂层的材料为氧化铝、氧化锆、氧化铝与氧化钇的混合物、或氧化锆与氧化钇的混合物。本发明所述隔热杯的杯壁的结构为三明治结构(两层金属涂层中金夹着一层陶瓷涂层)，陶瓷涂层受金属涂层的保护，不容易破碎或受损伤,所述隔热杯具有隔热性能好、力学性能好以及成型性能好等优点，但是该技术方案仍然无法具有隔热效率低，重量重的缺点。

发明内容

为了克服机加工制造的钛合金隔热垫减重、隔热效率低的问题，本发明提供了一种3D打印钛合金隔热垫。通过采用不同尺寸、疏密的点阵填充隔热垫内部空腔，提高了隔热垫的减重、隔热效率；通过3D打印制造技术，可以快速制造定制化的钛合金隔热垫，并缩短备料周期，特别适用于卫星产品批量少、状态多变的零件制造。

本发明所采用的技术方案是：包括外壳、通孔、点阵填充腔。点阵填充腔为薄壁空腔结构，空腔内填充点阵结构，通孔为螺栓连接接口。

优选地，隔热垫为形状规则的六面体，平行的两个最大的面为安装面，外壳用于提供安装面以及包裹内部点阵结构，外壳具有一定厚度，可以承受一定压力，外壳外侧面提供两个安装面，两个安装面具有一定平面度和平行度，保证安装精度。

优选地，隔热垫安装面上有多个通孔，通孔可以穿过螺栓的螺杆，用于螺栓连接通孔用于提供螺栓连接接口，通孔周边填充较密集的点阵结构，具有一定的抗压强度。

优选地，通孔周边区域点阵胞元尺寸小，点阵结构密集；其他区域点阵结构尺寸大，点阵稀疏。

点阵填充内腔用于减重，点阵结构是由一系列空间交错的杆系组成，用于支撑外壳，点阵的最小单位为胞元，胞元在空间紧密排列组成点阵。

本发明工作时，在星敏支架安装脚与星敏支架安装面之间放置钛合金隔热垫，使用螺栓将星敏支架安装脚、钛合金隔热垫连接到星敏支架安装面。钛合金隔热垫能够承受螺栓的预紧力以及卫星发射段星敏支架安装脚传递到钛合金隔热垫的压力。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点和积极效果：采用3D打印制造技术可以缩短备料周期、快速制造定制化的钛合金隔热垫；采用点阵填充隔热垫内腔，既可以提高隔热垫的减重效率，又能保证隔热垫具有一定的抗压刚度和强度；采用疏密不同的点阵设计，在隔热垫承载大的区域采用较密集的点阵，提高隔热垫的局部强度。

附图说明

图1是本发明整体外观示意图；

图2是本发明内部结构示意图；

图3是点阵结构示意图；

图中，1为外壳，2为通孔，3为点阵。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1、2和3所示，本实施例包括：外壳1，通孔2，点阵结构3。

本实施例中，点阵填充腔为薄壁空腔结构，空腔内填充点阵结构，通孔2为螺栓连接接口。

其中，隔热垫为形状规则的六面体，平行的两个最大的面为安装面，外壳1用于提供安装面以及包裹内部点阵结构，外壳1具有一定厚度，可以承受一定压力，外壳1外侧面提供两个安装面。隔热垫安装面上有4个通孔2，通孔2可以穿过螺栓的螺杆，用于螺栓连接通孔2用于提供螺栓连接接口，通孔2周边填充较密集的点阵结构，具有一定的抗压强度。通孔2周边区域点阵胞元尺寸小，点阵结构密集；其他区域点阵结构尺寸大，点阵稀疏。点阵填充内腔用于减重，点阵结构3是由一系列空间交错的杆系组成，用于支撑外壳1，点阵结构3的最小单位为胞元，胞元在空间紧密排列组成点阵结构3。

其中所述外壳1所包络的六面体尺寸为120mm×80mm×15mm，外壳1壁厚1mm。

所述通孔2直径为Φ7mm。

所述点阵结构3有两种规格，一种胞元尺寸为3mm×3mm×3mm，点阵3杆径为0.4mm，填充通孔2周围20mm×20mm区域；一种胞元尺寸为13mm×13mm×13mm，点阵结构3杆径1mm，填充隔热垫大部分区域。

本实施例工作时，钛合金隔热垫与星敏支架安装脚胶接，通过螺栓将星敏支架及隔热垫连接到星敏支架安装面上。钛合金隔热垫对星敏支架起到隔热安装作用，避免星敏支架安装面的热流传到星敏支架，引起星敏支架热变形，保证星敏感器在星敏支架的安装指向精度。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种3D打印钛合金隔热垫，其特征在于，包括外壳、通孔、点阵填充腔，所述点阵填充腔为腔结构，空腔内填充点阵结构，所述通孔为螺栓连接接口。

2.根据权利要求1所述的3D打印钛合金隔热垫，其特征在于，隔热垫为形状规则的六面体，平行的两个最大的面为安装面，两个安装面之间平行且两个面均为平整面。

3.根据权利要求2所述的3D打印钛合金隔热垫，其特征在于，所述隔热垫安装面上设置有多个通孔，通孔的大小可以穿过螺栓的螺杆，用于螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的3D打印钛合金隔热垫，其特征在于，通孔周边区域点阵胞元尺寸小，所述点阵结构密集；其他区域的点阵胞元尺寸大，所述点阵结构稀疏。

5.根据权利要求1或4所述的3D打印钛合金隔热垫，其特征在于，所述点阵结构有两种规格，一种胞元尺寸为3mm×3mm×3mm，点阵结构的杆径为0.4mm，设置在通孔周围20mm×20mm区域内；一种胞元尺寸为13mm×13mm×13mm，点阵结构3杆径1mm，设置在隔热垫的其他区域。

6.根据权利要求2所述的3D打印钛合金隔热垫，其特征在于，所述六面体尺寸为120mm×80mm×15mm，外壳厚1mm。

7.根据权利要求1或3所述的3D打印钛合金隔热垫，其特征在于，所述通孔直径为Φ7mm。

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