[發明專利]一種提高3D打印或電弧增材成形零件強度的方法

在審

• 申請號: 201710773173.0
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107552798A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 孫振淋
• 申請（專利權）人: 孫振淋
• 主分類號: B22F3/24
• 分類號: B22F3/24;B22F3/105;B33Y10/00;B33Y40/00;C21D10/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發明涉及一種提高3D打印或電弧增材成形零件強度的方法。屬于3D打印技術領域。

背景技術

傳統3D打印技術及電弧增材成形零件，采用逐層鋪粉、送粉、送絲的方式，逐層對粉體、絲材進行熔化、快速燒結、快速凝固，實現增材制造的目的。

現有3D打印及電弧增材成形的制品可以看做由多個平面層疊加、摞放在一起的層狀結構。層內和層與層之間必然存在因冷卻不一致性而產生的層間殘余應力，隨著3D打印疊層的不斷增加，層內與層間殘余應力不斷累積，極易造成構件變形，尤其是大尺寸構件殘余內應力極大且應力狀態不穩定，層內和層與層之間必然因燒結應力取向而存在不同層內和層間的原子間結合力弱于正常鍵和的原子間的結合力，構件變形、開裂趨勢更大。

發明內容

本發明是為了解決現有的采用3D打印或電弧增材的方式制作成形制品，制品的層內和層與層之間存在因冷卻不一致性而產生的層間殘余應力，隨著3D打印疊層的不斷增加，層內和層間殘余應力不斷累積，導致層內和層間結合力弱，極易造成構件變形、開裂的問題。現提供一種提高3D打印或電弧增材成形零件強度的方法。

一種提高3D打印或電弧增材成形零件強度的方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一、使用3D打印或電弧增材技術，打印m層零件表面厚度后，停止打印，m為1～2000的正整數；

步驟二、根據打印零件的材質和零件待打印層的有效壁厚，選用相應超聲頻率的超聲振動裝置，根據每次零件待打印層的有效壁厚，選用超聲振動裝置的沖擊針、沖擊片或特殊設計的沖擊沖頭的尺寸，調整好超聲振動沖擊裝置后，采用超聲振動沖擊裝置對步驟一中最新打印成形的m層零件表面厚度進行超聲振動，使最新打印成形的m層零件表面厚度發生微塑性變形，消除步驟一中m層零件表面厚度中的每層內及相鄰層間的應力；

步驟三、完成超聲振動后，使用3D打印或電弧增材技術在m層零件表面厚度上繼續打印n層零件表面厚度，n為1～2000的正整數，n根據本次打印的零件表面厚度的有效壁厚進行選擇；

步驟四、按照步驟二的方式對步驟三形成的零件表面厚度進行超聲振動，消除步驟三中最新打印成形的n層零件表面厚度中的每層內及相鄰層間應力；

步驟五、重復操作步驟三至步驟四，每打印出1層或者多層，對最新打印成形的1層或者多層進行一次每層內及相鄰層間消除應力處理，直到零件打印或者制作成形，對最后打印出的1層或者多層零件表面厚度進行最后一次超聲振動，消除最后1層或者多層零件表面厚度中的每層內及相鄰層間的應力，從而完成成形零件的制作。

本發明的有益效果為：

本申請借助超聲振動，使用3D打印或電弧增材技術制作成形零件過程中，每打印(1～2000)層，采用超聲振動消除應力的方式直接作用于3D打印零件最新成形的零件表面，使零件表面發生微塑性變形，并釋放零件表面中的每層層內和相鄰層之間的殘余應力。

然后交替進行“3D打印——在最新打印出的零件表面進行超聲振動，消除應力”的過程，完成3D打印零件的構建過程。

本申請的制作成形零件的過程顯著提高了3D打印層間界面原子及層內原子間的結合力，提高了成形零件的強度，大幅降低3D打印零件的變形與開裂傾向的同時，提升3D打印制品的綜合力學性能。

附圖說明

圖1為具體實施方式一所述的一種提高3D打印或電弧增材成形零件強度的方法的流程圖。

具體實施方式

具體實施方式一：參照圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的一種提高3D打印或電弧增材成形零件強度的方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一、使用3D打印或電弧增材技術，打印m層零件表面厚度后，停止打印，m為1～2000的正整數；

步驟二、根據打印零件的材質和零件待打印層的有效壁厚，選用相應超聲頻率的超聲振動裝置，根據每次零件待打印層的有效壁厚，選用超聲振動裝置的沖擊針、沖擊片或特殊設計的沖擊沖頭的尺寸，調整好超聲振動沖擊裝置后，采用超聲振動沖擊裝置對步驟一中最新打印成形的m層零件表面厚度進行超聲振動，使最新打印成形的m層零件表面厚度發生微塑性變形，消除步驟一中m層零件表面厚度中的每層內及相鄰層間的應力；

步驟三、完成超聲振動后，使用3D打印或電弧增材技術在m層零件表面厚度上繼續打印n層零件表面厚度，n為1～2000的正整數，n根據本次打印的零件表面厚度的有效壁厚進行選擇；

步驟四、按照步驟二的方式對步驟三形成的零件表面厚度進行超聲振動，消除步驟三中最新打印成形的n層零件表面厚度中的每層內及相鄰層間應力；