[發明專利]一種鋪粉式增材制造目標金屬材料的工藝參數開發方法在審

申請號：	201910580135.2	申請日：	2019-06-28
公開（公告）號：	CN110434330A	公開（公告）日：	2019-11-12
發明（設計）人：	樊恩想;廖文俊;付超;馬紹健	申請（專利權）人：	上海電氣集團股份有限公司
主分類號：	B22F3/105	分類號：	B22F3/105;B33Y10/00;B33Y50/02;G06F17/50
代理公司：	上海申新律師事務所 31272	代理人：	俞滌炯
地址：	200050 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	關鍵工藝參數金屬材料能量輸入線能量鋪粉探索燃氣輪機燃燒室室溫拉伸性能修正材料性能方法適合合金室溫激光功率精密鑄造起始點耦合拉伸合金制造掃描開發加工
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【權利要求書】：

1.一種鋪粉式增材制造目標金屬材料的工藝參數開發方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)確定工藝參數中可變的關鍵工藝參數，將除可變的關鍵工藝參數以外的其他工藝參數都預設在較佳狀態；

步驟2)利用最接近目標金屬材料的已有金屬材料關鍵工藝參數作為目標金屬材料關鍵工藝參數探索的起始點；

步驟3)探索目標金屬材料鋪粉式增材制造的能量輸入上限，并通過能量輸入上限反推關鍵工藝參數的組合，構成避免能量輸入過大的目標金屬材料的關鍵工藝參數上限；驗證及修正目標金屬材料鋪粉式增材制造的能量輸入上限以獲得修正后的關鍵工藝參數上限；

步驟4)探索目標金屬材料鋪粉式增材制造的能量輸入下限，通過室溫拉伸試驗修正目標金屬材料鋪粉式增材制造的能量輸入下限，并通過能量輸入下限反推關鍵工藝參數的組合，構成避免能量輸入過小的目標金屬材料的關鍵工藝參數下限；驗證與修正目標金屬材料鋪粉式增材制造的能量輸入下限以獲得修正后的關鍵工藝參數下限；

步驟5)根據步驟3)和步驟4)獲得的修正后的關鍵工藝參數上限和修正后的關鍵工藝參數下限構成目標金屬材料的關鍵工藝參數窗口。

2.根據權利要求1所述的工藝參數開發方法，其特征在于，所述目標金屬材料為HastelloyX合金、TC17鈦合金、AlSi10Mg鋁合金中的一種。

3.根據權利要求1所述的工藝參數開發方法，其特征在于，鋪粉式增材制造中的工藝參數包括：功率P、掃描速率V、單層層厚t、光斑直徑D、成形道間距d、搭接率η、光束模式、打印邏輯、入射角。

4.根據權利要求1所述的工藝參數開發方法，其特征在于，所述步驟1)中采用功率P與掃描速率V作為影響所述目標金屬材料鋪粉式增材制造的關鍵工藝參數，其余工藝參數設定如下：單層厚度t＝20-50um；光斑直徑D＝75-100um；成形道間距d＝50-100um；搭接率η＝30-50％；光束模式為基模TEM00型；打印邏輯采用Normal模式；入射角為80-90％。

5.根據權利要求4所述的工藝參數開發方法，其特征在于，所述步驟2)的具體步驟包括：通過材料物性參數比對，選擇出與所述目標金屬材料最為接近的材料并利用其P與V作為所述目標金屬材料關鍵工藝參數探索的起始點，所述材料物性參數包括熔點、密度、熱導率、熱膨脹系數。

6.根據權利要求1所述的工藝參數開發方法，其特征在于，所述步驟3)中，探索所述目標金屬材料鋪粉式增材制造能量輸入上限的步驟包括：在同一塊基板加工不同P、V組合的所述目標金屬材料樣塊；在初步確定的P與V值參數數值上，增大P，同時降低V，以此在同一塊基板上設計不同關鍵工藝參數組合的樣塊進行全面實驗；如果實驗結果為可正常加工，則在在另外一塊基板上繼續以更高的P或更低的V的參數組合加工樣塊，重復此過程，直到出現無法加工的結果；如果實驗結果為無法加工或加工失敗，借助線能量密度模型“ρ＝P/V”對出現加工失敗的那塊基板上的所有樣塊進行線能量密度換算，找出不會引起加工失敗的最大線能量密度樣塊與會引起加工失敗的最低線能量密度樣塊，從而獲得所述目標金屬材料避免加工失敗的線能量密度上限ρ_max。

7.根據權利要求6所述的工藝參數開發方法，其特征在于，所述步驟3)中，構成避免能量輸入過大的所述目標金屬材料的關鍵工藝參數上限的步驟包括：假設線能量密度上限為ρ_max，將設備的功率變化范圍等分為n份，則有P_min、P₁、P₂...P_m、P_m+1…P_max共n+1個功率值，或者將設備的掃描速率范圍等分為n份，得到V_min、V₁、V₂...V_m、V_m+1…V_max共n+1個速率值，根據ρ_max＝P/V，計算出相應的V或P，由此獲得一條所述目標金屬材料關鍵工藝參數上限。