[發明專利]一種利用激光3D打印獲得合金構件的方法及裝置

在審

• 申請號: 201710965729.6
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107838422A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 王剛;邢昌;王建彬;陶鋒;江本赤
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F9/08;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y70/00
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 任立

1.一種利用3D打印裝置獲得合金構件的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

（1）3D打印成型前的準備

a：利用計算機建立要打印的合金構件的三維模型，利用切片軟件將幾何模型分層離散為若干二維切片，各二維切片的幾何輪廓生成掃描模型；

b：合金粉末的準備：采用氣霧化制備的合金粉末，該合金粉末為FeaCrbMocCdBe的Fe基合金，式中a、b、c、d、e均為原子百分數，且43≤a≤52，13≤b≤19，26≤c≤33，2≤d≤5，1≤e≤3，其中a+b+c+d+e=100；

（2）3D打印成型過程

根據步驟（1）中的掃描模型，使用3D打印裝置，將步驟（1）中的合金粉末逐層堆積制造成要打印的合金構件模型，具體步驟如下：

a：預先向成型室內通入惰性氣體使成型室內氧含量低于8ppm；

b：調節自動送粉裝置的送粉管的送粉角度，設置送粉的流量為20-40g/min，保證能均勻送粉且不干擾3D打印裝置；

c：調節3D打印裝置的掃描口與成型基板的垂直高度為4-5mm，控制離焦量，使打印路徑的掃描點在成型基板表面聚焦于一圓點，并使自動送粉裝置開始輸送合金粉末；

d：調節激光器發射激光束，使其聚焦于成型基板表面3D打印裝置路徑掃描點的后方；

e：設定打印裝置按預先設計的軌跡在成型基板上按“點-線-面-體”的方式進行輻照熔覆，層狀疊加，熔覆結束后，保持惰性保護氣體繼續輸送，待成型試樣自然冷卻，用砂紙將成型試樣表面燒損氧化部分打磨掉，控制表面粗糙度Ra0.63～1.25μm，并用無水乙醇擦洗試樣，然后晾干。

2.根據權利要求1所述的一種利用3D打印裝置獲得合金構件的方法，其特征在于，所述3D打印裝置為激光3D打印裝置或者等離子束3D打印裝置。

3.根據權利要求1所述的一種利用3D打印裝置獲得合金構件的方法，其特征在于，所述惰性保護氣體為Ar氣。

4.根據權利要求1所述的一種利用3D打印裝置獲得合金構件的方法，其特征在于，所述打印激光器的移送速度為400-1000mm/min，打印激光器功率為1000-1200W。

5.一種利用3D打印獲得合金構件的裝置，其特征在于，包括成型室、成型基板、激光束筒或等離子束筒、自動送粉裝置及激光器，其中成型室分別設有惰性氣體輸入口和惰性氣體輸出口，所述成型基板設于成型室下方，自動送粉裝置固定于激光束筒或等離子束筒外部并隨激光束筒或等離子束筒移動，所述激光器與激光束筒或等離子束筒通過連接器相對固定，所述激光束筒或等離子束筒通過一位移機構在成型室內沿水平和垂直方向移動，所述自動送粉裝置還包括對稱設置在激光束筒或等離子束筒的掃描口兩側的送粉管，所述送粉管由一調節裝置調節送粉管自身與掃描口所呈夾角。

6.根據權利要求5所述的一種利用3D打印獲得合金構件的裝置，其特征在于，所述位移機構為一在成型室內豎直移動的平臺，且所述激光束筒末端安裝于平臺底面，且能夠沿平臺底面水平移動。

7.根據權利要求5所述的一種利用3D打印獲得合金構件的裝置，其特征在于，所述自動送粉裝置包括一送粉器、連通所述送粉器的分流器，所述分流器通過兩個送粉口分別連通激光束筒兩側的送粉管。

8.根據權利要求5所述的一種利用3D打印獲得合金構件的裝置，其特征在于，所述連接器設有一對相連通的嵌接環，分別對應激光束筒和激光器，且所述嵌接環通過螺栓鎖緊固定。

9.根據權利要求5-8任一項所述的一種利用3D打印獲得合金構件的裝置，其特征在于，所述調節裝置包括連通所述送粉管的錐形腔，所述錐形腔下底面連通三個等分的扇形入口，且錐形腔下底面還設有一兩倍于所述扇形入口大小的扇形擋片，所述扇形擋片圓心處伸出一轉軸，所述轉軸由一電機控制轉動，所述三個扇形入口分別連通不同出粉角度的三個出粉口。

10.根據權利要求9所述的一種利用3D打印獲得合金構件的裝置，其特征在于，所述電機為步進電機。