[实用新型]一种基于低温超音速喷涂制造的结构件

说明书

本实用新型提供了一种基于低温超音速喷涂制造的结构件。所述结构件包括部件和板材，其中所述结构件中包括部件和板材，其中所述部件是低温超音速喷涂部件结合在所述板材上。该结构件具有高强度、良好的耐磨性和疲劳耐力。

技术领域

本实用新型涉及高强度结构件领域，具体涉及一种基于低温超音速喷涂制造的结构件。

背景技术

由于高强度及重量轻的特性，高强度结构件经常用于制作飞机结构，以减轻机身重量并减少燃油消耗。不过，目前高强度结构件的生产成本高，生产所需时间长，以致高强度结构件的使用未能普及。目前，高强度结构件主要通过三种方法制造：减材加工、焊接、以及增材制造。

减材加工方面，主要通过铣削加工，在厚金属板材上铣削出补强结构的形状，形成具有补强结构的高强度结构件。通过减材加工制作高强度结构件，需要铣削出大量材料，造成材料浪费，而且铣削所需时间长，同时令其生产成本居高不下。通过焊接工艺制作的高强度结构件，其补强结构和板材是通过焊接接头连接。由于焊接补强结构和板材所需时间非常长，成本高昂，而且难以制造形状复杂的高强度结构件；另外焊接产生的高温会产生热应力及孔隙，有可能令高强度结构件变形及氧化，甚至断裂。增材制造方面，目前通过直接能量沉积的技术，于薄金属板材上生成补强结构。直接能量沉积技术的工作温度高，不能应用于对热力敏感的合金金属；所需设备复杂昂贵，以致生产成本较高；而且材料成型效率低，会造成不必要的浪费；金属材料需要熔化成型，亦会产生热应力及孔隙，有可能令补强结构和板材变形及氧化，甚至断裂。

相对于直接能量沉积等其他金属增材制造技术，低温超音速喷涂技术属于低温工序，其工作温度低于喷涂材料的熔点。低温超音速喷涂技术较适用于制造体积较大的部件，因为此技术成型效率高，工作温度低，而且喷涂时不会出现相变，令部件孔隙率大幅降低，减少材料氧化，消除部件中结晶化不均匀的问题。不过，使用此技术时，材料颗粒于喷嘴出口的分布及速度并不平均，导致颗粒于基材上的分布近似于高斯分布。当拉瓦尔喷嘴扫描速度较低或重复扫描次数较多时，涂层会形成三角形的轮廓，以致后续的材料颗粒难以沉积，导致堆栈效率急剧下降。所以，尽管低温超音速喷涂技术能够迅速形成三维体积，但其三角形的单轨轮廓对于生成高强度结构件上补强结构，存在明显的局限性，而且三角形的单轨轮廓使其不能像其他增材制造技术一样，通过逐层堆栈的方式形成补强结构，以致此技术暂时未能有效地应用于制造高强度结构件上的补强结构。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型旨在提供一种基于低温超音速喷涂制造的结构件，该结构件具有高强度、良好耐磨性和疲劳耐力。

为达上述目的，本实用新型提供了一种基于低温超音速喷涂制造的结构件，所述结构件具有很高的强度，所述结构件包括部件和板材，其中所述部件结合在所述板材上。

根据本实用新型的一些具体实施方案，所述部件是低温超音速喷涂部件，其是通过低温超音速喷涂技术在所述板材上形成的结构，所述板材为成型板材，所述结构为补强结构。

根据本实用新型的一些具体实施方案，所述部件的排列方式包括如下几何形状：方形、三角形和六角形。

根据本实用新型的一些具体实施方案，所述板材的材料选自金属和碳纤夹层中的一种或两种的组合。

根据本实用新型的一些具体实施方案，所述部件的材料选自金属和陶瓷中的一种或两种的组合。

上述基于低温超音速喷涂制造的结构件可以是按照低温超音速喷涂的方法制备的。具体包括：首先，利用分层切片计算机软件，对结构件的计算机辅助设计文件进行切片以形成一系列截面，通过软件根据补强结构的轮廓特征，生成低温超音速喷涂的控制指令，规划部件增材制造的路径规划；然后，使用低温超音速喷涂技术，利用“边缘补偿喷涂工艺”，于金属板材上逐层喷涂材料颗粒，将各层截面堆栈，逐层构成补强结构。

本实用新型进一步对所述“边缘补偿喷涂工艺”进行如下说明：