[發明專利]一種SLM成形316L構件消除支撐結構的方法

有效

• 申請號: 201810635941.0
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN108723368B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 趙占勇;屈紅橋;李婧;白培康;李曉峰;王宇;李忠華;吳利蕓;李亮
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/24;B33Y10/00;B33Y40/20;C23C8/20;C25F1/04;C25F3/16
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 楊妙琴

本發明公開了一種SLM成形316L構件消除支撐結構的方法，包括以下步驟：將SLM金屬構件安裝于金屬基座上，且在SLM金屬構件上設置支撐結構；將打印好的具有支撐結構的SLM金屬構件采用井式氣體滲碳爐進行滲碳；將滲碳后的SLM金屬構件放入到電溶解設備中進行腐蝕；將零件基座與SLM金屬構件通過機加工分離，再用砂紙及有機溶劑進行局部的打磨清洗，使用NaOH溶液去除油污；處理好的SLM金屬構件放入電拋光機中進行拋光。本發明使構件減少或避免多次機加工對構件造成損傷，電化學腐蝕方法縮短了處理時間，提高了構件后處理的效率。

技術領域

本發明涉及快速成型領域，具體是一種SLM成形316L構件消除支撐結構的方法。

背景技術

快速成型是通過計算機輔助設計、制造、控制，將三維構件模型離散成二維層片，在二維層片上選擇性成型，最終疊加成為三維構件的方法。SLM技術是快速成型領域極具發展前景的一種成型技術，SLM技術是一種在激光束的熱作用下，金屬粉末完全熔化、經冷卻凝固而成型的技術。通過SLM技術成型具有薄層多孔結構、尖角結構、復雜異型曲面等構件時，易產生懸面結構，且由于熱應力也易發生翹曲，對構件的精度產生影響，甚至導致構件無法使用。因此，在打印金屬構件的同時，有必要對構件外部支撐結構進行設計，以保證構件的精度。采用合理的支撐結構設計可以有效地解決構件的變形，同時節省材料，提高打印效率。

在現有的消除金屬構件支撐結構的方法中，多采用機加工，如銑削、電火花加工等，但很多復雜結構的構件不易機加工，甚至需要特制的加工設備，因此限制了SLM打印構件的使用范圍。如果解決了復雜SLM打印復雜構件的消除支撐結構問題，這將使SLM在打印復雜構件上的優點得以發揮，有助于一次成型構件的使用。因此，針對以上現狀，迫切需要開發一種SLM成形316L構件消除支撐結構的方法，以克服當前實際應用中的不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種SLM成形316L構件消除支撐結構的方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種SLM成形316L構件消除支撐結構的方法，包括以下步驟：

1）將SLM金屬構件安裝于金屬基座上，且在SLM金屬構件上設置支撐結構；

2）將打印好的具有支撐結構的SLM金屬構件采用井式氣體滲碳爐進行滲碳；

3）將滲碳后的SLM金屬構件對其零件基座的底面進行線切割，去除掉表面碳鋼后放入到電溶解設備中進行腐蝕，通過液氮控溫裝置控制腐蝕時的溫度，腐蝕時間0.6h；腐蝕即將結束時逐漸減小電流，待電流變成0A或接近0A不再變化時將SLM金屬構件取出；

4）將零件基座與SLM金屬構件通過機加工分離，再用砂紙及有機溶劑進行局部的打磨清洗，使用NaOH溶液去除油污；

5）處理好的SLM金屬構件放入電拋光機中進行拋光。

進一步的，在步驟1）中，支撐結構包括若干等邊三棱空心柱和與空心柱相配合的梯形接頭，支撐結構厚度為100μm，梯形接頭的梯形下底長度為1mm，梯形接頭的梯形腰與梯形上底外夾角80°，梯形接頭的梯形高為500μm，在支撐結構中，各個空心柱的中心的距離為1.2mm。

進一步的，在步驟2）中，井式氣體滲碳爐的功率為35KW，工作溫度為950℃，滲碳時間為2.5h，氣體滲碳爐內側下部設置有具有散熱功能的爐架，將SLM金屬構件放置于具有散熱功能的爐架上，氣體滲碳爐內還設有熱輻射設備，氣體滲碳爐的底部設置有換氣風扇，換氣風扇通過管路連接過濾器。

進一步的，在步驟3）中，零件基座與防腐蝕、防漏的硅膠層密封連接，即零件基座的底面完全且只與連接第一可控電源陰極的第一電極接觸，第一電極的另一面與腐蝕液接觸，電溶解設備的內壁設置多個連接第一可控電源陽極的第二電極。