[發明專利]多束流電子束成型方法

在審

• 申請號: 202010541066.7
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111687414A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 曹志強
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/24;B33Y10/00;B33Y40/20
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 王晶

1.一種多束流電子束成型方法，采用具有多束流電子束的3D打印機，其特征在于，其步驟為：

步驟一：模型修正，通過通用軟件根據零件模型特點進行模型修正，計算加工余量，修改局部特征，使得模型適合進行多束流電子束成型，用于降低加工余量，提高成型精度，減少變形產生；

步驟二：切片，通過通用軟件對零件模型進行切片分成，生成多束流電子束成型可以執行的程序，切片厚度根據絲材直徑進行計算，范圍在0.5-2mm，最后生成切片文件；

步驟三：設定工藝參數，根據成型零件大小，設定送絲速度、電子束功率、基板移動速度，以獲得穩定的成型過程和良好的成型質量；

步驟四：逐層打印，對打印腔室進行抽真空，安裝打印基板，并根據切片模型和工藝參數即可開始逐層打印，第一層成型在基板上，得到需要的零件形狀，第二層成型在第一層上，后續每一層都成型在前面一層的結構上，Z軸逐步變化，層內XY進行移動成型，最終得到所需的零件外形；

步驟五：后處理，打印完成后，將基板和零件一起從打印機內部取下，根據材料對應的熱處理工藝進行熱處理，消除應力并調整組織力學性能，然后將基板與零件進行切割。

2.根據權利要求1所述的多束流電子束成型方法，其特征在于：步驟三中，所述送絲速度的設定：根據送絲材料特性以及直徑來設定送絲速度，送絲速度確定進給的絲材能夠被充分熔化并且連續地凝固在需要的區域。

3.根據權利要求1所述的多束流電子束成型方法，其特征在于：步驟三中，所述電子束功率的設定，根據送絲材料特性以及直徑，可以設定電子束功率P1和電子束功率P2，其中，電子束功率P1輸入用于預熱基板或者上一層基體，以獲得良好的層與層之間的凝固組織；電子束功率P1和P2輸入用于熔化絲材，保證絲材得到充分熔化并在成型方向上凝固成型。

4.根據權利要求1所述的多束流電子束成型方法，其特征在于：所述電子束具有三個，第一電子束熔化成型方向，第三電子束為預熱電子束，預熱電子束光斑投影在第一電子束熔化成型方向的前面，并且與絲材投影相重疊，第二電子束為熔化電子束，熔化電子束光斑投影在絲材投影后方，與絲材投影相重疊；熔化電子束光斑投影與預熱電子束光斑投影相對位置保持固定不變。

5.根據權利要求1所述的多束流電子束成型方法，其特征在于：所述電子束的掃描成型軌跡順序，對于厚度薄的金屬壁，由單次熔絲實現；對于壁厚超過單道熔絲的金屬壁，進行多道次熔絲，金屬壁為雙道壁，根據結構特征，先進行內側成型掃描軌跡進行成型，外側成型掃描軌跡與成型掃描軌跡不進行首尾相連，而是從成型掃描軌跡的起點邊上重新開始，超過雙道的金屬壁依次類推，最終得到需要的壁厚。

6.根據權利要求1所述的多束流電子束成型方法，其特征在于：所述多束流電子束成型方法中電子束和絲材端部位置保持不變，通過移動基板實現三維方向的成型。

7.根據權利要求1所述的多束流電子束成型方法，其特征在于：所述多束流電子束成型方法適用不銹鋼、鈦合金、銅合金、高溫合金中的任一種。

8.根據權利要求1所述的多束流電子束成型方法，其特征在于：所述多束流電子束成型方法采用多種直徑的絲材，范圍從0.1mm到5mm均可進行熔化成型。