[發明專利]一種方孔管道鋁合金零件的增材制造方法

在審

• 申請號: 201910576461.6
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110170654A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 徐峰;田路;鄭繼蓬;劉艷;孟凡瑩;劉文義;鄒祥宇
• 申請（專利權）人: 陜西理工大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F5/10;B33Y10/00;B33Y50/02;B33Y80/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王蕊轉

本發明公開了一種方孔管道鋁合金零件的增材制造方法，首先對方孔管道鋁合金零件建模和分層切片，然后將原材料裝入3D打印設備中熔化，打印、成形，最終得到方孔管道鋁合金零件。本發明將水平面打印轉化為斜面打印，在滿足零件方孔管道內壁精度的同時實現了方孔管道鋁合金零件的增材制造；通過簡單掃描和棋盤掃描的方式使得制造的方孔管道鋁合金零件表面均勻致密，避免了機械加工的表面缺陷；簡化了制造工序，縮短了制造周期，實現對零件的一次性整體成型，極大的提高了生產效率。

技術領域

本發明屬于零件制造技術領域，具體涉及一種方孔管道鋁合金零件的增材制造方法。

背景技術

鋁合金在進行增材制造即激光3D打印過程中容易產生氣孔、氣隙，并且在零件的邊緣結合處容易產生裂紋。同時鋁合金對激光有強烈的反射效應，這是由于固態情況下鋁合金內部自由電子密度很高，易與光束中的光子作用而將能量反射掉。并且，鋁合金有很強的熱導率，導致鋁合金對激光的吸收率很低。制造方孔管道鋁合金零件因為零件長孔的內部不能添加支撐，一是因為支撐去除難度大，二是支撐去除后無法對零件方孔管道的內壁進行打磨，影響零件方孔管道內壁的精度，當沒有支撐的情況下在打印方孔管道時，水平方向上不能連續打印出寬度較大的水平面，方孔管道鋁合金零件難以實現增材制造。

現有的鋁合金方孔管道加工工藝是：先通過鑄造或機械加工的辦法將零件整體生產出來，但此時零件內部的方孔管道還未考慮在內。之后將零件沿方孔管道中間部分切割開，利用機械加工的辦法將方孔管道加工出來后再用焊接的方法將零件兩部分結合，從而制造出所需要的零件。這種方法工序繁雜，在鑄造的過程中因為鋁合金自身特點，容易出現較多的氧化物和縮松縮孔，鋁合金中的氧化物在高溫下與空氣反應產生氫，溫度降低后過飽和氫析出，會在零件內部出現閉孔，嚴重影響零件的力學性能。并且鑄造過程中能耗高，生產周期長，且需要模具的制造。在對零件進行切割加工方孔管道的過程中切割位置容易產生誤差，機械加工后在將兩部分零件焊接為一體時，也會在焊縫區域產生晶粒粗大的熱影響區，導致局部的力學性能降低，使得零件本身綜合力學性能變差。

發明內容

本發明的目的是提供一種方孔管道鋁合金零件的增材制造方法，通過3D打印實現了高精度的方孔管道鋁合金零件的制造。

本發明所采用的技術方案是，一種方孔管道鋁合金零件的增材制造方法，包括以下步驟：

步驟1)準備鋁合金打印基板，打印前將鋁合金打印基板用砂紙進行打磨，去除掉鋁合金打印基板表面的氧化物；

步驟2)創建帶有方孔管道的鋁合金零件的三維模型，并對方孔管道鋁合金零件三維模型進行添加網狀支撐與分層切片處理，得到方孔管道鋁合金零件的切片模型，并將切片模型導入3D打印成型設備；

步驟3)將原材料AlSi10Mg鋁鎂合金粉末裝入3D打印成型設備中，并在3D打印成型設備的密封艙中通入高純氬氣作為保護氣；

步驟4)3D打印成型設備根據方孔管道鋁合金零件的切片模型規劃掃描路徑，用激光控制熔化原材料，設置沿零件最長的方孔管道軸向的旋轉角度和沿垂直于零件最長的方孔管道軸向方向的旋轉角度，通過與掃描路徑對應的掃描方式逐層打印，直接成形具有特定幾何形狀的初級方孔管道鋁合金零件；

步驟5)完成打印后，對初級方孔管道鋁合金零件進行熱處理，最終得到均勻致密的方孔管道鋁合金零件。

本發明的特點還在于，

步驟2)具體按照以下步驟實施：

步驟2.1)通過三維軟件創建帶有方孔管道的鋁合金零件的三維模型，將創建好的三維模型文件以STL格式導出，得到方孔管道鋁合金零件的STL文件；

步驟2.2)將方孔管道鋁合金零件的STL文件放入切片軟件中添加網狀支撐并進行分層切片處理，得到方孔管道鋁合金零件的切片模型。