[發明專利]抑制粉床電子束3D打印粉末飛濺的方法

有效

• 申請號: 202010548795.5
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111570792B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 龍學湖;郭瑜;潘彥明;汪強兵;鄭曉川;張瑩
• 申請（專利權）人: 廣州賽隆增材制造有限責任公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F3/105;B33Y10/00;B33Y50/02;B33Y70/00
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 杜寒宇

本發明涉及一種抑制粉床電子束3D打印粉末飛濺的方法。所述方法包括以下步驟：對所述粉床的成型區間上的粉末進行第一輪電子束掃描預熱；對所述粉床的預設區域上的粉末進行第二輪電子束掃描預熱，所述第二輪電子束掃描預熱的每一次預熱電流為5mA～40mA，掃描速度為2m/s～20m/s；對第二輪電子束掃描預熱后的所述預設區域上的粉末進行熔化，對所述粉床的成型區間上的粉末進行第三輪電子束掃描預熱。采用上述方法，在3D打印過程中粉末基本無飛濺，3D打印后的構件致密度高，表面粗糙度較小。

技術領域

本發明涉及增材制造技術領域，特別是涉及一種抑制粉床電子束3D打印粉末飛濺的方法。

背景技術

增材制造技術不僅是國際公認的新技術，也是一項關乎制造業跨越發展的戰略性技術。目前該技術已廣泛應用于航空航天、生物醫療、消費電子、模具等領域。

粉床電子束選區熔化技術是一種以電子束為能量源的金屬增材制造技術，其以數字模型為基礎，通過粉末床逐層鋪粉、能量束選擇性熔化，可實現精細復雜零件的直接成型，是目前生物醫療、航空航天等領域的重要技術手段。

然而，在利用粉床電子束選區熔化技術進行3D打印增材制造的過程中，常常伴隨著粉床吹粉，粉末飛濺的現象。這種現象出現會導致成型零件表面質量差，內部存在孔隙，致密度低、力學性能差等缺點。

針對如何減少粉床電子束選區熔化技術的粉末飛濺的問題，專利201910439201.4給出了一種方案，其公開了一種鉬基合金電子束增材制造方法，通過在鋪粉后，對粉床進行兩次束流不同的電子束熔化，同時配合調配鉬基合金粉末的粒徑分布，解決電子束增材制造中球化與粉末飛濺的問題，提高構件致密度至99.99％。

但專利201910439201.4并未從根源上解決粉末飛濺問題，該方法的構思為：通過第一次熔化，使原本可能會飛濺的粉末提前飛濺去除，從而保證第二次熔化不飛濺，獲得平整表面。但是，第一次熔化時，仍會帶來粉末的飛濺，而且飛濺的粉末可能會散落到在其它零件表面，造成零件表面起球。

發明內容

基于此，本發明提供一種抑制粉床電子束3D打印粉末飛濺的方法，適用于很多在打印過程中容易飛濺的合金粉末，對粉末的粒徑分布也無特殊要求，打印過程中粉末基本無飛濺，3D打印后的構件致密度高，表面粗糙度較小。

具體技術方案為：

一種抑制粉床電子束3D打印粉末飛濺的方法，包括以下步驟：

對所述粉床的成型區間上的粉末進行第一輪電子束掃描預熱；

對所述粉床的預設區域上的粉末進行第二輪電子束掃描預熱，所述第二輪電子束掃描預熱的每一次預熱電流為5mA～40mA，掃描速度為2m/s～20m/s；

對第二輪電子束掃描預熱后的所述預設區域上的粉末進行熔化；

對所述粉床的成型區間上的粉末進行第三輪電子束掃描預熱。

在一些優選的實施方式中，所述第二輪電子束掃描預熱的每一次預熱電流為5mA～20mA，掃描速度為3m/s～10m/s。

在一些優選的實施方式中，所述第二輪電子束掃描預熱的掃描預熱次數為1次～4次。

在一些優選的實施方式中，所述第一輪電子束掃描預熱的每一次預熱電流為10mA～48mA，掃描速度為5m/s～35m/s，掃描時間為5s～30s。

在一些優選的實施方式中，所述第三輪電子束掃描預熱的每一次預熱電流為10mA～45mA，掃描速度為5m/s～20m/s，掃描時間為5s～30s。

在一些優選的實施方式中，所述第一輪電子束掃描預熱前，還包括對粉床的底板進行加熱的步驟。