[發明專利]利用逐層多次激光重熔提高致密度并避免孔洞缺陷的方法

在審

• 申請號: 201911313075.4
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111036905A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 嚴鵬飛;嚴彪
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y50/02;B33Y70/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 吳文濱

本發明涉及利用逐層多次激光重熔提高致密度并避免孔洞缺陷的方法，該方法包括以下步驟：1)鋪一層合金粉末，之后對該層合金粉末進行多次掃描相同區域，完成該層的多次激光重熔；2)在激光重熔后的合金粉末層上再鋪下一層合金粉末，之后進行多次掃描相同區域，完成該層的多次激光重熔；3)重復步驟2)，直至打印完成。與現有技術相比，本發明提出了一種逐層多次激光重熔的方法，通過這種逐層多次激光重熔方法，不僅可以增加打印坯體表面的致密度，且不容易產生飛濺問題，避免了孔洞缺陷。

技術領域

本發明屬于選擇性激光熔化技術領域，涉及一種利用逐層多次激光重熔提高致密度并避免孔洞缺陷的方法。

背景技術

選擇性激光熔化(Selective laser melting，SLM)是增材制造的一種，是金屬粉末的快速成型技術，用它能直接成型出接近完全致密度、力學性能良好的金屬零件。SLM技術克服了選擇性激光燒結(Selective Laser Sintering，SLS)技術制造金屬零件工藝過程復雜的困擾。

目前，SLM工藝在進行單道掃描時，若功率密度過小，則會出現坯體表面燒結不夠致密的問題；而若功率密度過大，則又會因為粉末氣化飛濺而導致坯體出現孔洞缺陷問題。可見，進行單道掃描對功率密度的控制要求高，控制難度較大。此外，有些粉末原料在SLM打印調參時會出現要么過小、要么過大的問題，導致不存在合適的工藝窗口，無法實現順利打印。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種利用逐層多次激光重熔提高致密度并避免孔洞缺陷的方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

利用逐層多次激光重熔提高致密度并避免孔洞缺陷的方法，該方法包括以下步驟：

1)鋪一層合金粉末，之后對該層合金粉末進行多次掃描相同區域，完成該層的多次激光重熔；

2)在激光重熔后的合金粉末層上再鋪下一層合金粉末，之后進行多次掃描相同區域，完成該層的多次激光重熔；

3)重復步驟2)，直至打印完成。

進一步地，所述的合金粉末包括鋁合金粉末、鐵基合金粉末或銅合金粉末中的一種或更多種。

進一步地，當合金粉末為鋁合金粉末時，激光重熔的工藝條件為：激光器功率為150-190W，掃描速率為200-800mm/s，掃描間距為0.03-0.2mm。

進一步地，當合金粉末為鐵基合金粉末時，激光重熔的工藝條件為：激光器功率為110-180W，掃描速率為600-1500mm/s，掃描間距為0.02-0.16mm。

進一步地，當合金粉末為銅合金粉末時，激光重熔的工藝條件為：激光器功率為180-200W，掃描速率為200-500mm/s，掃描間距為0.02-0.15mm。

激光重熔的其他工藝條件為：激光器采用連續激光，如光纖激光(優選)或二氧化碳激光，激光波長為1050-1080nm。

進一步地，所述的銅合金粉末為Cu-Sn合金粉末。

進一步地，步驟1)及步驟2)中，在對某一層合金粉末進行多次激光重熔時，每一次激光重熔的激光器功率相同或不同(若不同，則以上所列激光器功率為頭道功率)。

進一步地，步驟1)及步驟2)中，在對某一層合金粉末進行多次激光重熔時，激光重熔的次數為2-10次。

進一步地，步驟1)及步驟2)中，掃描形式為棋盤式或條紋式。

進一步地，每一層合金粉末的層厚為15-100μm，根據合金粉末中位徑的0.75-1.5倍而定。