[發明專利]一種提高金屬熔滴按需打印沉積成形零件致密度的方法

有效

• 申請號: 201310721955.1
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103658650B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 晁艷普;齊樂華;張元敏;殷志鋒;白政民
• 申請（專利權）人: 許昌學院
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種提高金屬熔滴按需打印沉積成形零件致密度的方法，其特征在于，

包括單線條金屬熔滴沉積成形方法和三維零件逐層堆積成形方法，其中：

所述的單線條金屬熔滴沉積成形方法包括如下步驟：

(1)設定基本工藝參數：環境氧含量O_c，熔滴直徑D，熔滴初始溫度T_d，熔滴沉積頻率f，沉積距離h；

(2)在設定的基本工藝參數下，分別采用不同的沉積基板溫度T_b(T_b-1，T_b-2......T_b-n)進行單個熔滴的沉積實驗，觀察熔滴在基板上沉積后的形態，并測量出每個基板溫度T_b下熔滴固化后的凝固角θ，得出沉積基板溫度T_b對熔滴凝固角θ的影響規律，建立兩者之間的數值關系為：

θ=A+B₁T_b+B₂T_b²+B₃T_b³(T_b-1＜T_b＜T_b-n)??(1)

(3)依據相鄰兩顆熔滴搭接融合機理和質量守恒定律建立兩顆熔滴獲得最佳搭接融合狀態時沉積步距的計算模型，推導出熔滴最優沉積步距的計算公式為：

得出：W_optim只與熔滴直徑D和固化后的凝固角θ有關；

(4)根據步驟(2)和步驟(3)中得出的計算公式(1)和(2)，計算出在設定的沉積基板溫度T_b-i(i表示：1......n)下對應的最優沉積步距W_optim-i(i表示：1......n)；

(5)依照步驟(4)中計算出的W_optim-i，在設定的基本工藝參數下，采用不同的沉積基板溫度T_b(T_b-1，T_b-2......T_b-n)和對應的最優沉積步距W_optim-i(i表示：1......n)，進行單線條金屬熔滴沉積成形試驗，對比沉積試驗結果，得出熔滴獲得最佳搭接融合狀態和成形線條獲得最好質量時的沉積基板溫度(T_b)和沉積步距(W_optim)；

所述的三維零件逐層堆積成形方法包括如下步驟：

(1)設定基本工藝參數：環境氧含量O_c，熔滴直徑D，熔滴初始溫度T_d，熔滴沉積頻率f，沉積距離h；

(2)依據單線條金屬熔滴沉積成形試驗中步驟(5)所得出的試驗結果，設定最優的沉積基板溫度(T_b)和沉積步距(W_optim)；

(3)根據三維零件分層離散后的層面輪廓數據信息，采用光柵掃描軌跡模式對每一層面內的實體區域進行填充，并依據設定的最優沉積步距(W_optim)，生成包含金屬熔滴噴射控制信息和三維沉積基板運動軌跡信息的聯合數控文件；

(4)依據步驟(3)中生成的數控文件，成型系統讀入第一個層面的成形數據信息，通過協調控制金屬熔滴的噴射和三維沉積基板的運動，使金屬熔滴按照光柵掃描軌跡在x-y平面內逐點沉積，成形出第一個層面；

(5)沉積基板下降一個層面的高度，成型系統讀入第二個層面的成形數據信息，并調整金屬熔滴光柵掃描軌跡的方向，使相鄰兩層光柵掃描軌跡方向的夾角為90°，通過協調控制金屬熔滴的噴射和三維沉積基板的運動，使金屬熔滴按照調整后的光柵掃描軌跡在x-y平面內逐點沉積，成形出第二個層面；

(6)重復步驟(4)和(5)，成型系統逐次讀入后續每一個層面的成形數據信息，逐層沉積，直到最后成形出三維零件；

(7)零件成形結束后，在顯微鏡下觀察零件內部截面形貌，并測量成形零件的致密度。