[發明專利]一種曲面薄殼層結構金屬增材制備方法

有效

• 申請號: 201610529795.4
• 申請日: 2016-07-07
• 公開（公告）號: CN106001569B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 顧德陽
• 申請（專利權）人: 四川天塬增材制造材料有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/24;B33Y10/00;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京東方昭陽知識產權代理事務所(普通合伙)11599
• 代理人: 陳世明

1.一種曲面薄殼層結構金屬增材制備方法，其特征在于，該制備方法包括如下步驟：

1）根據曲面薄殼層結構的曲面參數方程，進行曲面集合特征分析，得到激光選區熔化或激光熔覆時的掃描路徑，確定移動掃描方式為分區移動掃描方式，在逐層增材制造成形過程中，控制激光器的工藝參數對曲面層邊界輪廓線和各分區內進行掃描，各分區的形狀為方形或者圓形，掃描方式為跳躍式或者連續式，其中跳躍式的掃描方式適用于在此層整個區域內間斷地選取較遠的分區進行掃描；連續式的掃描方式適用于在此層整個區域內依次地進行掃描；

2）根據曲面薄殼層結構的類型，在進行激光選區熔化或者激光熔覆時，在曲面薄殼層上預置臨時加強筋，通過預置臨時加強筋，使得在進行逐層成形時，此曲面薄殼層以及此前諸層具有足夠的強度，并且在完成此成形件的加工之后，易于去除，該加強筋的參數包括加強筋的種類，該種類包括圓柱形、長方體；加強筋的參數還包括加強筋的密度、加強筋的尺寸、加強筋與薄殼層搭接點的大小，其中，加強筋的寬度由成形件的薄殼層結構特點確定，為薄殼層厚度的5-10倍；加強筋的厚度為薄殼層厚度的1/2-1/5；加強筋與薄殼層搭接點的厚度為薄殼層厚度的1/3-1/5；

3）在進行激光選區熔化或者激光熔覆時，應采用如下的工藝步驟：

a.首先進行成形件輪廓線的掃描；甲：對于激光選區熔化，激光器的參數為：功率200-500W，打印速率為0.05-0.1m/min，光斑直徑為3-8mm，搭接率為10%-20%；打印過程中，惰性保護氣體的氣壓為0.1-0.5MPa；乙：對于激光熔覆，激光器的參數為：功率2000-10000W，打印速率為50-200mm/min，光斑直徑為10-15mm，搭接率為10%-20%；打印過程中，惰性保護氣體的氣壓為0.1-0.5MPa；

b. 再控制激光器的參數對預設網格線中的區域進行移動分區掃描，使得成形件的其它實體部分的粉末顆粒熔化，

c.最后控制激光器的參數對預置加強筋進行掃描，使得預置加強筋的粉末顆粒熔化，甲：對于激光選區熔化，打印速率為0.10-0.30m/min；乙：對于激光熔覆，打印速率為100-500mm/min；

4）完成上述步驟后，得到曲面薄殼成形件；對曲面薄殼成形件去除預置加強筋，然后進行成形件的熱處理和/或精機加處理，其中，熱處理時包括去應力退火處理或者完全退火處理或正火處理，其中，進行去應力退火處理時的處理溫度為500-650℃，處理時間為2-3h；熱處理還包括采用局部熱處理，其使得成形件的關鍵部位獲得所需的機械性能。

2.根據權利要求1所述的一種曲面薄殼層結構金屬增材制備方法，其特征在于：所述步驟1）中的粉末為金屬粉末，其中金屬粉末包括Fe、Ni、Co、Zn、Al、Cr、Ti中的一種；粉末按配比使用混粉機進行充分均勻混合，并將混合后的粉末放置在100-200℃的烘干箱中進行烘干1-1.5小時處理；將烘干處理后的混合粉末放置在3D打印機送粉器的粉筒中留作備用；3D打印機送粉方式采用同軸送粉或者不同軸側向送粉方式；所述步驟2）中的激光選區熔化或者激光熔覆時，采用氮氣或者氬氣作為保護氣體。

3.根據權利要求1所述的一種曲面薄殼層結構金屬增材制備方法，其特征在于：所述步驟1）中的激光器采用二氧化碳激光器或者光纖激光器。