[發(fā)明專利]增材制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010185095.4
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111745158A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P·N·威爾遜;F·H·巴里
• 申請（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B29C64/153;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 董志勇

本發(fā)明的名稱是增材制造方法。本公開提供了使用一個或多個激光器形成產(chǎn)品的方法。在至少一個方面，用于粉末床增材制造的方法包括限定均勻間距光柵路徑，用于激光以預(yù)定的行進(jìn)速率行進(jìn)。光柵路徑在小于0.5mm的條帶寬度內(nèi)來回交替，以使激光的功率密度水平為最大功率的至少80％，并且預(yù)定的行進(jìn)速率產(chǎn)生掃描寬度方向上不小于1,000mm/s的行進(jìn)速度。該方法包括將粉末層沉積到基板上，并根據(jù)限定的光柵路徑和激光功率設(shè)置，使激光硬化一定量的粉末。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開提供了使用一個或多個激光器形成產(chǎn)品的方法。

背景技術(shù)

諸如飛行器的運(yùn)載工具含有許多金屬零件。迄今為止，金屬增材制造主要集中在鈦、鎳和鋼合金上。這是由于多種原因：從易于沉積到使用這些合金的有利經(jīng)濟(jì)因素。

然而，最近的興趣轉(zhuǎn)向鋁合金，特別關(guān)注于鋁合金如何在激光粉末床熔合(L-PBF)工藝中使用。增材制造的鋁使設(shè)計人員能夠在性能和重量節(jié)約兩方面上獲得增材制造的益處。然而，由于難以加工其他傳統(tǒng)的高強(qiáng)度鋁合金(2XXX、7XXX系列)，設(shè)計人員當(dāng)前受限于相對低性能的鋁硅鑄造合金。當(dāng)前，領(lǐng)先的增材制造鋁合金為Al10SiMg。它易于沉積，但具有普通的機(jī)械性質(zhì)，這限制了其廣泛應(yīng)用。高強(qiáng)度的傳統(tǒng)鍛造合金由于在沉積過程中高度易發(fā)生硬化裂紋和元素?fù)p失，因此不易被制造。

需要能夠抑制殘余應(yīng)力裂紋的高強(qiáng)度合金的增材制造方法。

發(fā)明內(nèi)容

本公開提供了使用一個或多個激光器形成產(chǎn)品的方法。

在至少一個方面，用于粉末床增材制造的方法包括限定均勻間距光柵路徑，用于激光以預(yù)定的行進(jìn)速率行進(jìn)。光柵路徑在小于0.5mm的條帶寬度內(nèi)來回交替，以使激光的功率密度水平為最大功率的至少80％，并且預(yù)定的行進(jìn)速率產(chǎn)生掃描寬度方向上不小于1,000mm/s的行進(jìn)速度。該方法包括將粉末層沉積到基板上，并根據(jù)限定的光柵路徑和激光功率設(shè)置，使激光硬化一定量的粉末。

在至少一個方面，用于增材制造的方法包括將材料層沉積到基板上。該方法包括通過以相對于基板在光柵路徑中以掃描寬度方向上不小于1,000mm/s的行進(jìn)速度移動激光來用激光處理材料。光柵路徑具有約0.1mm至約5mm的橫向距離，約0.08mm至約0.2mm的掃描寬度距離，以及約0.04mm至約2mm的平均影線間隔(hatch spacing)。激光的激光束平均功率為約200W至約1,000W，并且激光束的束直徑為約0.05mm至約0.2mm。

附圖說明

為了可以詳細(xì)地理解本公開的上述特征的方式，可以通過參照實(shí)例來進(jìn)行以上簡要概述的本公開的更具體的描述，其中一些實(shí)例在附圖中示出。然而，應(yīng)當(dāng)注意，附圖僅圖解了本公開的典型實(shí)例，并因此不應(yīng)被認(rèn)為是對其范圍的限制，因?yàn)楸竟_可以允許其他等效的實(shí)例。

圖1是根據(jù)一個或多個方面的飛行器生產(chǎn)和使用方法的實(shí)例的流程圖。

圖2是根據(jù)一個或多個方面的飛行器的一個實(shí)例的框圖。

圖3是根據(jù)一個或多個方面的增材制造裝置的示意性透視圖。

圖4是根據(jù)一個或多個方面的增材制造系統(tǒng)的一個實(shí)例和通過該增材制造系統(tǒng)制造的部件或產(chǎn)品的一個實(shí)例的部分的底部等距視圖。

圖5是根據(jù)一個或多個方面的圖4中所示的增材制造系統(tǒng)的部分的頂部等距視圖。

圖6是根據(jù)一個或多個方面的圖4中所示的增材制造系統(tǒng)的立面圖。

圖7是根據(jù)一個或多個方面的圖4中所示的增材制造系統(tǒng)的部分分解圖。

圖8是根據(jù)一個或多個方面的沿圖7中的線7-7截取的橫截面視圖。

圖9是根據(jù)一個或多個方面的圖4中所示的增材制造系統(tǒng)的框圖的一個實(shí)例。