一种3D打印碳化硅镜头的加固补强工艺方法技术

一种3D打印碳化硅镜头的加固补强工艺方法，基于加固补强装置实现，该装置由安装面工面度0.008mm的固定板、通过3M

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印碳化硅镜头的加固补强工艺方法


[0001]本专利技术涉及一种3D打印碳化硅镜头的加固补强工艺方法，属于遥感器镜头光学装调测试


技术介绍

[0002]碳化硅陶瓷是一种结构陶瓷材料，具有强度高、热导率高、膨胀系数低、耐磨损、抗腐蚀等有益性能，在航天领域有着重要的应用价值和潜力。作为新一代轻量化光学反射镜的重要发展材料，与传统发射镜材料相比，密度更低、比刚度更高、热膨胀率小在空间高温差环境下依然能保持镜面形状和尺寸稳定性。一改传统碳化硅加工成型技术的缺点，3D打印技术在复杂结构等制造、一体化成型、轻量化设计等方面有着巨大的发展潜力，在遥感领域的应用发展迅速。
[0003]虽然有着如多的优点，但碳化硅材料也有着断裂韧性低，脆性大的缺点。使用过程容易出现脆性断裂，影响产品安全。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种3D打印碳化硅镜头的加固补强工艺方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种3D打印碳化硅镜头的加固补强工艺方法，包括：
[0007]步骤S1、将所述3D打印碳化硅镜头安装在加固补强装置上；
[0008]步骤S2、粘接面脱脂处理；
[0009]步骤S3、补强剂配混；
[0010]步骤S4：3D打印碳化硅镜头内侧加固；
[0011]步骤S5，3D打印碳化硅镜头外侧加固；
[0012]步骤S6：进行倒置固化；
[0013]步骤S7：进行加固验证：按试验条件完成力学验证；
[0014]进一步的，所述加固补强装置包括固定板、两片内侧加强片和两片外侧加强片；
[0015]固定板通过胶和橡胶胶垫直接胶接殷钢嵌套的3D打印碳化硅镜头，两片内侧加强片用于加强3D打印碳化硅镜头内侧支撑，两片外侧加强片固定在3D打印碳化硅镜头外侧两端，用于加强3D打印碳化硅镜头外部支撑。
[0016]进一步的，所述内侧加强片呈“∠”形状，即包括水平边和倾斜边，且水平边和倾斜边夹角为45
°
,内侧加强片最大外轮廓为25.1mm
×
26.6mm,采用与碳化硅材料的热膨胀系数一致的殷钢薄片制成,厚度为1mm。
[0017]进一步的，所述外侧加强片采用L形组合斜加强筋的构型，最大外轮廓为长
×
宽
×
高为24mm
×
27mm
×
24mm,采用与碳化硅材料的热膨胀系数一致的殷钢制成，所有面厚度均为1mm；
[0018]L直角边倒4mm
×
45
°
角，同时L形的竖直面有2处9mm
×
15mm的缺口，避让碳化硅镜头底部安装孔。
[0019]进一步的，所述粘接面脱脂处理，具体为：使用脱脂棉蘸取酒精：丙酮为1:2的混合溶剂擦拭3D打印碳化硅镜头与内、外侧补强片之间粘接面，直至表面无附着物。
[0020]进一步的，所述补强剂配混，具体步骤为：按3M
@
420粘接剂A组份：3M
@
420粘接剂B组份＝5:2的比例配制补强剂，充分搅拌后静置固化15分钟，待补强剂粘稠度降低。
[0021]进一步的，3D打印碳化硅镜头内侧加固，具体步骤为：
[0022]步骤S4.1，在所述3D打印碳化硅镜头内侧对应粘接面均匀涂覆补强剂，厚度控制0.2mm；
[0023]步骤S4.2，按照内侧加强片方向依次将两边内侧加强片按压至粘接面；
[0024]步骤S4.3，均匀按压平展后使用3M
@
聚酰亚胺胶带固定内侧加强片。
[0025]进一步的，3D打印碳化硅镜头外侧加固，具体步骤为：
[0026]步骤S5.1，在所述3D打印碳化硅镜头外侧对应粘接面均匀涂覆补强剂，厚度控制0.2mm；
[0027]步骤S5.2，按照外侧加强片方向依次将外侧两边加强片按压至粘接面；
[0028]步骤S5.3，均匀按压平展后后使用3M
@
聚酰亚胺胶带固定外侧加强片。
[0029]进一步的，进行倒置固化具体步骤为：将加固补强装置与3D打印碳化硅镜头的组合体整个倒置后穿入两根挑梁，静置7天完成固化。
[0030]进一步的，所述步骤S7进行加固验证，验证条件为：
[0031]1)试验顺序为：特征扫频
‑
>0.5Grms预振
‑
>特征扫频
‑
>1Grms随机振动
‑
>特征扫频；
[0032]2)特征扫频条件：频率范围：5～2000Hz；
[0033]加速度/幅值O
‑
P(g)：0.2g；
[0034]扫描速率：4oct/min；
[0035]3)0.5Grms预振条件：
[0036]①
频率范围：10～65Hz，功率谱密度：+6dB/oct；
[0037]②
频率范围：65～85Hz，功率谱密度：0.0023；
[0038]③
频率范围：85～100Hz，功率谱密度：0.00165；
[0039]④
频率范围：100～150Hz，功率谱密度：0.000325；
[0040]⑤
频率范围：150～500Hz，功率谱密度：0.000275；
[0041]⑥
频率范围：500～2000Hz，功率谱密度：
‑
18dB/oct；
[0042]总均方根加速度：0.5grms；时间：采到数为止；
[0043]3)1Grms随机振动条件：
[0044]①
频率范围：10～65Hz，功率谱密度：+6dB/oct；
[0045]②
频率范围：65～85Hz，功率谱密度：0.0092；
[0046]③
频率范围：85～100Hz，功率谱密度：0.0066；
[0047]④
频率范围：100～150Hz，功率谱密度：0.0013；
[0048]⑤
频率范围：150～500Hz，功率谱密度：0.0011；
[0049]⑥
频率范围：500～2000Hz，功率谱密度：
‑
18dB/oct；
[0050]总均方根加速度：1grms；时间：1min。
[0051]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0052](1)本专利技术通过在3D打印碳化硅镜头内、外侧粘接金属加强片，实现了3D打印碳化硅镜头加固补强，顺利通过1GRMS随机振动力学验证，振动前后面型变化小于0.002λ。
[0053](2)本专利技术逻辑通顺、思路清晰、设计合理，易于工程实现；实际操作过程安全稳定，既减轻了工作人员的操作负担，又大幅降低了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印碳化硅镜头的加固补强工艺方法，其特征在于包括：将所述3D打印碳化硅镜头安装在加固补强装置上；粘接面脱脂处理；补强剂配混；3D打印碳化硅镜头内侧加固；3D打印碳化硅镜头外侧加固；进行倒置固化；进行加固验证：按试验条件完成力学验证。2.根据权利1要求所述的所述一种3D打印碳化硅镜头的加固补强工艺方法，其特征在于：所述加固补强装置包括固定板(1)、两片内侧加强片(3)和两片外侧加强片(4)；固定板(1)通过胶和橡胶胶垫直接胶接殷钢嵌套的3D打印碳化硅镜头(2)，两片内侧加强片(3)用于加强3D打印碳化硅镜头(2)内侧支撑，两片外侧加强片(4)固定在3D打印碳化硅镜头(2)外侧两端，用于加强3D打印碳化硅镜头(2)外部支撑。3.根据权利2要求所述的所述一种3D打印碳化硅镜头的加固补强工艺方法，其特征在于：所述内侧加强片呈“∠”形状，即包括水平边和倾斜边，且水平边和倾斜边夹角为45
°
,内侧加强片最大外轮廓为25.1mm
×
26.6mm,采用与碳化硅材料的热膨胀系数一致的殷钢薄片制成,厚度为1mm。4.根据权利2要求所述的所述一种3D打印碳化硅镜头的加固补强工艺方法，其特征在于：所述外侧加强片(4)采用L形组合斜加强筋的构型，最大外轮廓为长
×
宽
×
高为24mm
×
27mm
×
24mm,采用与碳化硅材料的热膨胀系数一致的殷钢制成，所有面厚度均为1mm；L直角边倒4mm
×
45
°
角，同时L形的竖直面有2处9mm
×
15mm的缺口，避让碳化硅镜头(2)底部安装孔。5.根据权利2要求所述的所述一种3D打印碳化硅镜头的加固补强工艺方法，其特征在于：所述粘接面脱脂处理，具体为：使用脱脂棉蘸取酒精：丙酮为1:2的混合溶剂擦拭3D打印碳化硅镜头与内、外侧补强片之间粘接面，直至表面无附着物。6.根据权利2要求所述的所述一种3D打印碳化硅镜头的加固补强工艺方法，其特征在于：所述补强剂配混，具体步骤为：按3M
@
420粘接剂A组份：3M
@
420粘接剂B组份＝5:2的比例配制补强剂，充分搅拌后静置固化15分钟，待补强剂粘稠度降低。7.根据权利2要求所述的所述一种3D打印碳化硅镜头的加固补强工艺方法，其特征在于：3D打印碳化硅镜头内侧加固，具体步骤为：步骤S4.1，在所述3D打印碳化硅镜头内侧对应粘接面均匀涂覆补强剂，厚度控制0.2mm；步骤S4.2，按照内侧加强片方向依次将两边内侧加强片按压至粘接面；步骤S4.3，均匀按压平展后使用3M
@
聚酰亚胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志飞，冀翼，赵希婷，董欣，张超，范龙飞，岳丽清，焦文春，刘辉，黄颖，李庆林，常君磊，张楠，于生全，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：