[發明專利]添加制造原地應力釋放

無效

• 申請號: 201210399560.X
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN103056364A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: J.J.克雷姆斯;J.D.海恩斯;Y.高;D.E.馬特茨克
• 申請（專利權）人: 普拉特及惠特尼火箭達因公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;C21D1/30;C22F1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李晨;楊炯

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年10月21日提交的美國臨時申請No.?61/549,883的優先權。

技術領域

本公開一般地涉及用于添加制造機器和過程的激光器構造。更具體地，本公開涉及用于在添加制造組件內的創建期間釋放零件內的應力的構造。

背景技術

典型的制造方法包括各種從起始坯料去除材料以形成期望的完成零件形狀的方法。通過從起始材料削減材料，此類方法采用切削工具來去除材料以形成孔、表面、總體形狀等等。此類削減制造方法在完成零件的最終形狀上給予了物理限制。添加制造方法通過一次添加一層來形成期望零件形狀，因此提供了在采用傳統削減制造方法構造的零件中不可行的零件形狀和幾何結構的成型。

添加制造采用了諸如激光束的熱源來熔化粉末金屬層以一層一層地形成期望的零件構造。激光器在粉末金屬中形成了熔融池，該熔融池會固化。然后，另一層粉末材料被鋪展在以前固化的零件上并且被熔化到以前熔化的層以一層一層地建造期望的零件幾何結構。由激光束進行的重復局部加熱與零件表面上的相對快速冷卻一起在零件中產生了應力，該應力會對尺寸和零件構造有所限制。

應力可通過傳統的熱處理方法來釋放，但是需要將零件從添加制造工作空間移除。

發明內容

根據本公開的示例性實施例的一種添加制造過程除了其他可能的特征外還包括：在限定的工作空間內的制造期間探測零件中的應力；響應于所探測的應力處于預定范圍內而暫停制造步驟；在與執行制造相同的工作空間中在所述零件上執行應力釋放過程；以及一旦完成了所述應力釋放過程，則在所述限定的工作空間中在所述零件上再次開始零件制造。

在前述添加制造過程的進一步實施例中，包括在所述工作空間中將所述零件加熱到被確定為釋放內部應力的溫度。

在前述添加制造過程中任一個的進一步實施例中，包括圍繞所述工作空間用于加熱所述零件的電阻加熱器。

在前述添加制造過程中任一個的進一步實施例中，包括步驟：在所述應力釋放過程期間監視所述零件中的應力。

在前述添加制造過程中任一個的進一步實施例中，包括在所述工作空間中并且包圍所述零件產生防止氧化的氣氛。

在前述添加制造過程中任一個的進一步實施例中，包括氣氛，所述氣氛包括氬氣。

在前述添加制造過程中任一個的進一步實施例中，包括在所述應力釋放過程期間覆蓋能量引導裝置以防止暴露于所述工作空間。

在前述添加制造過程中任一個的進一步實施例中，包括將所述工作空間冷卻到執行所述零件的制造所需的溫度。

根據本公開的示例性實施例的一種添加制造裝置除了其他可能的特征外還包括：工作空間，所述工作空間限定用于零件制造的區域；粉末施用裝置，所述粉末施用裝置用于將粉末鋪展在所述工作空間中；能量發射裝置，所述能量發射裝置用于產生粉末的熔化區域以便形成零件的層；安裝在所述工作空間中的傳感器，所述傳感器在制造期間探測零件中的應力；和應力釋放器件，所述應力釋放器件被支撐成鄰近所述工作空間，用于釋放在所述工作空間內的制造期間零件中累積的應力。

在前述添加制造裝置的進一步實施例中，電阻加熱器布置成鄰近所述工作空間，用于將所述工作空間加熱到被確定為減小所述零件中累積的應力的溫度。

在前述添加制造裝置中任一個的進一步實施例中，所述工作空間包括壁，并且所述電阻加熱器被支撐在所述工作空間的所述壁中。

在前述添加制造裝置的進一步實施例中，包括蓋，所述蓋能夠移動到一位置，以阻擋所述能量發射裝置暴露于所述工作空間。

在前述添加制造裝置的進一步實施例中，包括在所述工作空間中的氣氛，所述氣氛包括氬氣。

在前述添加制造裝置的進一步實施例中，包括冷卻器，所述冷卻器用于在執行應力釋放過程之后冷卻所述工作空間。

在前述添加制造裝置的進一步實施例中，所述傳感器包括應變計，所述應變計安裝在支架中，所述支架在制造器件保持所述零件。

盡管不同的示例在圖示中示出了特定的部件，但是本發明的實施例并不限于那些特定組合。也可以使用來自這些示例之一的部件或特征中的一些以及來自這些示例中的另一個的特征或部件的組合。

通過以下說明書和附圖可以最好地理解本文公開的這些及其它特征，其下面是簡要說明。

附圖說明

圖1是示例性添加制造機器在制造零件期間的示意圖。

圖2是該添加制造機器在應力釋放過程期間的示意圖。

圖3是該示例性添加制造機器在冷卻過程期間的示意圖。