[發明專利]一種金屬零件的增材制造方法

有效

• 申請號: 202011495194.9
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112658630B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 王云;張永矩;張莉;閆朝;李勛
• 申請（專利權）人: 臺州學院
• 主分類號: B23P17/00
• 分類號: B23P17/00;B33Y10/00
• 代理公司: 臺州市方信知識產權代理有限公司 33263
• 代理人: 公孫鴻健

本發明涉及一種金屬零件的增材制造方法，屬于金屬零件加工技術領域。為了解決現有的縱向強度不高和支撐不易去除的問題，提供一種金屬零件的增材制造方法，包括將金屬箔材通過送料系統輸送到切割平臺上，根據切割系統預先導入的切割路徑進行切割得到金屬箔切片，且根據切割路徑切割生成與金屬零件的每層二維截面相對應形狀的實體部分，且金屬箔切片的非零件實體部分直接作為支撐材料，進行逐層切割；將切割好的每層金屬箔切片轉移到堆疊平臺上；再將下一層的金屬箔切片堆疊到噴膠后的前一層的金屬箔切片表面，重復上述步驟，直到形成相應的金屬零件坯料；脫除支撐材料后，將金屬零件坯料埋入難熔粉末中，加熱燒結進行擴散焊接處理，得到成品。

技術領域

本發明涉及一種金屬零件的增材制造方法，屬于金屬零件加工技術領域。

背景技術

金屬增材制造技術是一種根據數字化模型直接制造出實體零件的新興技術，憑借其快速成型和對復雜零件的加工制造能力，近年來在航空，汽車，能源領域受到廣泛關注和應用。

目前，關于金屬增材制造主要分為直接增材制造與間接增材制造。直接增材制造主要使用激光或電子束等高能光源融化金屬粉末或絲材加工成型，然而，此過程涉及到極快的加熱與冷卻速率，容易導致材料熱應變，內部裂紋等缺陷，同時，兼容激光融化成型的金屬材料非常有限，很多高端合金無法或很難使用此類工藝。而間接增材制造工藝普遍使用了大量粘結劑粘合金屬粉末，并使用后續脫脂燒結使粉末致密化，此過程產生難以控制體積收縮，通常達到20％以上，有時涉及到非常復雜的非線性收縮。需要大量的試錯實驗和補償算法，適用性受到限制。近年來，隨著金屬箔材制造技術的提高，使用箔材為增材制造原料開始受到廣泛的關注。

如現有文獻中有公開使用金屬箔材原料的增材制造工藝，其使用箔材代替金屬粉末進行激光融化成型，其本質上與激光粉床成型工藝類似，依靠大功率激光器逐層融化材料，無法解決材料熱應力和材料兼容性問題。其描述的集成的激光切割和層疊平臺會導致激光割裂已成型的零件損害性能。并且，光滑的金屬箔材的表面對激光的吸收率非常有限，成型效果不佳。又如專利文獻(公開號：CN 111843184A)涉及的金屬箔材膠合直接增材成型技術，此方案依靠模具且使用結構膠水粘結金屬箔材，成型效率低下且沿堆垛方向沒有強度，實際工業價值受限，且上述方案均沒有產生支撐的能力，無法成型復雜件，適用性較差，對于高度復雜的零件無法打印，且在堆垛方向上的強度也較差。同時，現有的對于支撐結構的去除不易，易造成對實體總體的破壞而影響加工精度的問題。

發明內容

本發明針對以上現有技術中存在的缺陷，提供一種金屬零件的增材制造方法，解決的問題是如何實現快速去除支撐和提高金屬零件的強度性能。

本發明的目的是通過以下技術方案得以實現的，一種金屬零件的增材制造方法，該方法包括以下步驟：

A、將金屬箔材通過送料系統輸送到切割平臺上，根據高能束切割系統預先導入的切割路徑進行切割，通過高能束切割系統進行切割得到相應的金屬箔切片，且根據切割路徑切割生成與金屬零件的每層二維截面相對應形狀的實體部分，且金屬箔切片的非零件實體部分直接作為支撐材料，根據金屬零件的二維截面形狀進行逐層切割；

B、將每次根據切割路徑切割好的整個單層金屬箔切片先進行轉移再進行下一次的切割，將切割平臺上切割好的每層金屬箔切片轉移到堆疊平臺上；

C、將每次轉移的金屬箔切片中對應金屬零件每層二維形狀的實體部分表面進行噴膠后，再將下一層的切割平臺上的金屬箔切片堆疊到噴膠后的前一層的金屬箔切片表面，重復上述步驟A至步驟C的堆疊過程，直到形成相應的金屬零件坯料；

D、脫除堆疊后的金屬箔切片的非實體部分支撐材料后，將金屬零件坯料埋入難熔粉末中，在擴散焊爐中進行排膠處理后，再加熱燒結進行擴散焊接處理，得到相應的成品金屬零件。