[發明專利]一種在線內置功能器件的增材制造方法

有效

• 申請號: 201610032033.3
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105618752B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 譚華;胡廣;陳靜;林鑫;黃衛東
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種在線內置功能器件的增材制造方法，其特征在于，具體過程是：

步驟1，材料的預處理：所述的材料預處理是對基板的表面處理；

步驟2，充入保護氣：給加工室中充入惰性氣體氬氣，使加工室中的氣氛氧含量低于50ppm；

步驟3，輸入零件CAD模型程序；

步驟4，調整堆積成形的工藝參數：所述的成形工藝參數包括激光器功率、光斑直徑、掃描速度、送粉量或送絲速度和搭接率；

當所采用的成形材料為粉末時，激光器功率為2300W，光斑直徑為2mm，掃描速度為15mm/s，送粉量13g/min，搭接率為40％；

當所采用的成形材料為絲材時，所述的激光器功率為1200W，光斑直徑為3.8mm，掃描速度為10mm/s，送絲速度為15mm/s，絲的傾角為25°，搭接率為40％；

步驟5，堆積零件的基礎部分：根據設定的堆積成形工藝參數通過逐層堆積的方式實施零件基礎部分的堆積；堆積中：當所采用的成形材料為粉末時，粉末同步送進與激光束和熔池交互作用；當所采用的成形材料為絲材時，絲材同步送進與激光束和熔池交互作用；

步驟6，堆積有預留空間部分；在完成了零件基礎部分的堆積后，根據設定的參數通過逐層堆積的方式實施預留空間部分的堆積；當所采用的成形材料為粉末時，粉末同步送進與激光束和熔池交互作用；當所采用的成形材料為絲材時，絲材同步送進與激光束和熔池交互作用；

在堆積成形預留空間部分第一層時，首先堆積出零件預留空間部分的第一層外形輪廓；在所述堆積出的零件預留空間部分的第一層外形輪廓內填充堆積零件預留空間部分的第一層，在填充時，激光束沿45°方向往復掃描，直至完成所述零件預留空間部分的第一層的堆積；在到達預留空間的位置時，停止送粉或送絲，并關閉激光；當激光頭通過預留空間后，開始送粉或送絲，并打開激光；堆積零件預留空間部分第二層；堆積時，首先堆積出零件預留空間部分的第二層外形輪廓；調整激光的掃描方向，開始填充零件預留空間部分的第二層；所述的激光掃描方向是垂直于填充堆積前一層時的掃描方向；在所述堆積出的零件預留空間部分的第二層外形輪廓內填充堆積零件預留空間部分第二層；在到達預留空間的位置時，停止送粉或送絲，并關閉激光；當激光頭通過預留空間后，開始送粉或送絲，并打開激光；重復上述堆積出零件預留空間部分零件的外形輪廓――調整激光掃描方向――填充堆積的過程――留出預留空間的過程，直至將零件堆積至設計的有預留空間的高度，完成了零件預留空間部分的堆積；

步驟7，安放功能器件；在完成所述預留空間的堆積成形后，激光器停止運行，按設計要求將功能器件安放到預留空間中；

步驟8，零件的最終堆積成形；根據設定的參數通過逐層堆積的方式實施零件的最終堆積成形；堆積中：當所采用的成形材料為粉末時，粉末同步送進與激光束和熔池交互作用；當所采用的成形材料為絲材時，絲材同步送進與激光束和熔池交互作用；

在封閉預留空間時，若功能器件為易損件，在該功能器件表面放置基板，并在該基板上堆積成形，直至封閉預留空間；

所述最終堆積成形中，所堆積的各層填充線之間均成45°夾角；

至此，完成在線內置功能器件的增材制造。

2.如權利要求1所述在線內置功能器件的增材制造方法，其特征在于，在堆積成形零件基礎部分第一層時，首先在基板上堆積出零件基礎部分的底層外形輪廓；在所述堆積出的零件基礎部分的底層外形輪廓內填充堆積零件的底層，在填充時，激光束沿45°方向往復掃描，直至完成所述零件基礎部分底層的堆積；堆積零件基礎部分第二層；堆積時，首先堆積出零件基礎部分的第二層外形輪廓；調整激光的掃描方向，開始填充零件基礎部分第二層；所述的激光掃描方向是垂直于填充堆積前一層時的掃描方向；重復上述堆積出零件基礎部分零件的外形輪廓――調整激光掃描方向――填充堆積的過程，直至將零件堆積至設計的有預留空間的高度，完成了零件基礎部分的堆積。

3.如權利要求1所述在線內置功能器件的增材制造方法，其特征在于，首先堆積出零件最終堆積成形的第一層外形輪廓；在所述堆積出的零件最終堆積成形的外形輪廓內填充堆積零件的第一層，在填充時，激光束沿45°方向往復掃描，直至完成所述零件最終堆積成形的第一層的堆積；堆積最終成形的零件的第二層，首先堆積出零件最終成形的第二層外形輪廓；調整激光束的掃描方向，開始填充最終成形零件的第二層；所述的激光掃描方向是垂直于填充堆積前一層時的掃描方向；在所述堆積出的第二層外形輪廓內填充堆積零件最終堆積部分的第二層；重復上述堆積出零件最終堆積成形的外形輪廓――調整激光掃描方向――填充堆積的過程，直至完成零件的最終堆積成形。