[發明專利]一種鋼激光3D打印刃面鋼條膠條復合刮粉刀

在審

• 申請號: 201911414659.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN110961632A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 張仁奇
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 胡緒東

本發明公開了一種鋼激光3D打印刃面鋼條膠條復合刮粉刀，包括膠條刮刀和刃面鋼條刮刀，刃面鋼條刮刀固定連接在膠條刮刀后側。本發明的膠條刮刀為刮粉主刀，同時對激光3D打印過程中在打印表面產生的微小隆起，采用刃面鋼條刮刀為輔刀，對每層打印局部超高隆起進行刨削，避免隆起繼續惡化，膠條刮刀可單獨使用。

技術領域

本發明屬于3D打印刮粉刀技術領域，具體涉及一種鋼激光3D打印刃面鋼條膠條復合刮粉刀。

背景技術

鋼激光3D打印是粉末床熔融。使用激光，逐點將粉末顆粒熔融在一起，逐層加工至物件完成。粉末床熔融系統有熱源和粉末分布控制機制。

在鋼激光3D打印過程中，可能會出現大量設備操作者試圖避免的問題，包括孔隙、殘余應力、翹曲、裂紋、局部隆起等。

（一）鋼激光3D打印常見缺陷

1.孔隙

零件激光3D打印過程中，內部非常小的孔穴會形成孔隙，這可由鋼激光3D打印工藝本身或者粉末引起。這些微孔會降低零件的整體密度，導致裂紋和疲勞問題的出現。

在霧化制粉過程中，氣泡可能在粉末的內部形成，它將轉移到最終的零件中。更常見的是，鋼激光3D打印過程本身會產生小孔。比如當激光功率過低，會導致鋼粉末沒有充分熔融。當功率過高，會出現鋼飛濺的現象，融化的鋼飛出熔池進入到周圍區域。

當粉末的尺寸大于層厚，或者激光搭接過于稀疏，將會出現小孔。熔化的鋼沒有完全流到相應的區域也會造成小孔出現。

為了解決這些問題，在鋼激光3D打印工藝中，可以通過調整光斑形狀來減少粉末飛濺，例如“脈沖整形”可以實現區域逐漸融化。

2.殘余應力

在鋼激光3D打印中，殘余應力由冷熱變化、膨脹收縮過程引起。當殘余應力超過材料或者基板的拉伸強度，將有缺陷產生，如零件有裂紋或者基板翹曲。

殘余應力在零件和基板的連接處最為集中，零件中心位置有較大壓應力，邊緣處有較大拉應力。

可以通過添加支撐結構來降低殘余應力，因為它們比單獨的基板溫度更高。一旦零件從基板上取下來，殘余應力會被釋放，但這個過程中零件可能會變形。

為了降低殘余應力，必須控制溫度起伏，可采取減小掃描矢量長度的方式代替連續激光掃描。選用支撐把零件牢固連接在平臺上，并使用體支撐來快速導熱。

3.裂紋

除了零件內部孔隙會產生裂紋外，熔融鋼凝固或某片區域進一步加熱也會出現裂紋。如果熱源功率太大，冷卻過程中可能會產生應力。

分層現象有可能會出現，導致層間發生斷裂。這可能是粉末熔化不充分或熔池下面若干層重熔引起的。

4.翹曲

為了確保打印任務能順利開始，打印的第一層熔融在基板上。當打印完成后，通過線切割加工使零件從基板上分離。然而，如果基板熱應力超過了其強度，基板會發生翹曲，最終會導致零件發生翹曲，會有致使刮刀撞到零件的風險。

為了防止翹曲，需要在合適位置添加適量的支撐。

5.局部隆起

其他變形，比如彈粉、膨脹或者球化，使鋼激光3D打印過程中，熔化的鋼局部隆起超出了粉末的高度。

（二）鋼激光3D打印產生缺陷的原因

1.粉末質量問題

粉末有雜質粉，末流動性不好，粉末顆粒太大。

2.激光參數不合理