[发明专利]一种整体化无缝喷注器及其成形方法

权利要求书

1.一种整体化无缝喷注器，其特征在于，包括一体成形的一底(1)、二底(4)和喷注单元(3)；

一底(1)、二底(4)之间为推进剂腔，二底(4)与外部集合器以及顶盖构成氧化剂腔；

喷注单元(3)包括喷注单元壁(10)、推进剂喷嘴(6)和氧化剂喷嘴(7)；喷注单元壁(10)围成氧化剂喷嘴(7)，喷注单元壁(10)第一端设有连通氧化剂腔和氧化剂喷嘴(7)的氧化剂入口(11)，喷注单元壁(10)第二端为双层壁面结构，内层壁面与外层壁面之间构成推进剂喷嘴(6)，外层壁面设有连通推进剂腔和推进剂喷嘴(6)的推进剂入口(9)，外层壁面与一底(1)连接；推进剂喷嘴(6)和氧化剂喷嘴(7)的出口与一底(1)平齐。

2.根据权利要求1所述的一种整体化无缝喷注器，其特征在于，一底(1)为圆盘结构，二底(4)包括圆盘结构的底面和筒状结构的侧面，侧面与底面垂直；

二底(4)的侧面上设有圆周排布的推进剂腔入口(5)；

一底(1)与二底(4)组成的推进剂腔为无缝一体化结构。

3.根据权利要求2所述的一种整体化无缝喷注器，其特征在于，推进剂腔入口(5)为四角为圆角的菱形，菱形的长轴与短轴的长度比＞1:1，长轴方向平行于二底(4)侧面的轴向，短轴方向沿二底(4)侧面的周向；菱形的圆角直径为2mm～5.5mm。

4.根据权利要求2所述的一种整体化无缝喷注器，其特征在于，喷注单元(3)的轴线垂直于一底(1)和二底(4)的底面；

喷注单元(3)绕一底(1)的中心轴呈多层圆周排布。

5.根据权利要求4所述的一种整体化无缝喷注器，其特征在于，外层壁面与一底(1)的连接处设有圆角，圆角的半径r≤5.5mm；

任意相邻两个喷注单元(3)的中心间距a≤3mm+d+r，d为喷注单元(3)的外径。

6.根据权利要求1所述的一种整体化无缝喷注器，其特征在于，采用不锈钢、高温镍基合金或铜合金制备得到。

7.根据权利要求1所述的一种整体化无缝喷注器，其特征在于，推进剂喷嘴(6)内层壁面与外层壁面之间环形间隙的间隙尺寸≥0.1mm；

喷注单元壁(10)第二端的内层壁面和外层壁面的厚度均≥0.5mm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种整体化无缝喷注器的成形方法，其特征在于，采用激光选区熔化增材成形方法对一底(1)、二底(4)和喷注单元(3)进行整体成形，包括：

在整体化喷注器的三维模型中根据后续加工要求添加加工余量，得到毛坯模型；

将毛坯模型进行三角形面片化处理；

将毛坯模型调整为喷注单元(3)的推进剂喷嘴(6)和氧化剂喷嘴(7)向上，毛坯加工模型的轴线沿基板法向方向的摆放方式；

在毛坯模型中增加变密度辅助支撑结构后，对毛坯模型进行进行分层切片处理，生成加工指令；

SLM设备根据加工指令进行喷注器产品的成形；

成形完毕后清除所得喷注器产品中的残余粉末，对喷注器产品进行热处理后，去除基板及加工余量，得到整体化无缝喷注器。

9.根据权利要求8所述的一种整体化无缝喷注器的成形方法，其特征在于，还包括在整体化喷注器的三维模型中添加加工余量后，添加变密度辅助支撑结构，得到加工模型；

所述变密度辅助支撑结构的确定方法为：

采用有限元法对添加加工余量后整体化喷注器的三维模型进行成形过程的应力变形仿真分析；

根据仿真结果确定变密度辅助支撑结构包括二底侧壁支撑结构、二底底部支撑结构和喷注单元底部支撑结构，其中二底侧壁支撑结构密度＞喷注单元底部支撑结构的密度＞二底底部支撑结构的密度。

10.根据权利要求8所述的一种整体化无缝喷注器的成形方法，其特征在于，对加工模型进行分层切片处理所得分层厚度为20-40μm；激光选区熔化增材成形的成形能量密度为55-75J/mm³。