[發明專利]一種金屬材料3D打印的工藝參數確定方法

有效

• 申請號: 201611121091.X
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106735205B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 馬英杰;孫峰;李廣生;潘寶珠
• 申請（專利權）人: 鑫精合激光科技發展（北京）有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y50/02
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 朱麗華

本發明公開了一種金屬材料3D打印的工藝參數確定方法，包括：確定鋪粉層厚、激光功率和掃描速度參數的范圍值；以等差值遞進方式在各參數范圍內設多個點值；將各點值一一對應形成多組Ⅰ型參數組，針對每個Ⅰ型參數組分別打印金屬樣品塊；對所得樣品塊硬度測試，選出硬度最高的Ⅰ型參數組值，再確定該Ⅰ型參數組中激光功率點值和掃描速度點值的上下點值，將所得點值一一對應形成9組Ⅱ型參數組；針對該每個Ⅱ型參數組打印拉伸試棒；將所得拉伸試棒進行拉伸試驗，得出力學性能最好的Ⅱ型參數組值，即得出適合該金屬材料3D打印的工藝參數。本發明通過規律的參數組合方式，先用硬度試驗縮小參數范圍，再用拉伸試驗得出最適合參數，簡單可靠、經濟實用。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，特別是涉及一種金屬材料3D打印的工藝參數確定方法。

背景技術

工業級3D打印技術采用金屬粉末作為原材料，生產出來的金屬零件需要滿足性能才能交付使用。不同型號、不同廠家的3D打印機之間存在一定的差異，其輸出的參數也存在偏差。即使對于同一臺3D打印設備，不同金屬材料之間采用的參數也不相同。目前，針對金屬材料的工藝參數，只局限于常用的幾種合金(GH4169、GH3536、316L等)，無法滿足市場的差異化需求。同時，在3D打印過程中，還存在許多變量，如激光功率、激光掃描速度、鋪粉層厚等，這些參數變量會大大影響打印所得零件的最終性能，盲目的進行工藝參數的摸索，將會浪費大量的人力、物力和財力。

由此可見，本領域仍沒有行之有效的有關金屬材料3D打印工藝參數的確定方法，亟待加以創新。本發明就是在現有背景技術的基礎上創設一種方法簡單、省時省料的金屬材料3D打印的工藝參數確定方法，實屬當前重要研發課題之一。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種金屬材料3D打印的工藝參數確定方法，使其簡單、方便、準確的實現對其工藝參數的確定，且省時省料，從而克服現有工藝參數確定方法的不足。

為解決上述技術問題，本發明提供一種金屬材料3D打印的工藝參數確定方法，所述方法包括如下步驟：

(1)根據3D打印機型號和金屬材料類別，確定3D打印過程中鋪粉層厚、激光功率和激光掃描速度三個參數的選擇范圍值；

(2)在所述鋪粉層厚參數的選擇范圍值內以等差值Ca的遞進方式設置Na個參數點值,在所述激光功率參數的選擇范圍值內以等差值Cb的遞進方式設置Nb個參數點值,在所述激光掃描速度參數的選擇范圍值內以等差值Cc的遞進方式設置Nc個參數點值；

(3)以所述鋪粉層厚的每個參數點值為一爐實驗的定值，在每爐實驗中，再分別以所述激光功率參數對應的Nb個參數點值和所述激光掃描速度對應的Nc個參數點值一一對應，形成Nb×Nc個Ⅰ型參數組，在所述每爐實驗中針對每個Ⅰ型參數組的參數條件分別打印金屬樣品塊，共完成至少Na×Nb×Nc個金屬樣品塊的打印；

(4)將所得金屬樣品塊分別進行硬度測試，并從硬度測試結果中選出硬度最高的鋪粉層厚參數點值和與其對應的Ⅰ型參數組，以及該Ⅰ型參數組中所述激光功率參數點值的上下點值，和所述激光掃描速度參數點值的上下點值，則由得到的所述鋪粉層厚參數點值，以及3個激光功率參數點值和3個激光掃描速度參數點值經一一對應形成共9組Ⅱ型參數組；

(5)針對所述9組Ⅱ型參數組的每組參數條件分別打印拉伸試棒；

(6)將所得拉伸試棒分別進行拉伸試驗，根據拉伸試驗的結果數據得到拉伸試棒力學性能最好的Ⅱ型參數組值，該Ⅱ型參數組值即為最適合所述金屬材料3D打印的工藝參數。

作為本發明的一種改進，所述步驟(1)中鋪粉層厚參數的選擇范圍值為20～40μm，激光功率參數的選擇范圍值為60～200W，激光掃描速度參數的選擇范圍值為500～1500mm/s。