[發(fā)明專利]一種基于多段耦合調(diào)控性能的激光增材制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110428885.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN113134629A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文康;沈顯峰;楊家林;王國偉;王超;黃姝珂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所
• 主分類號(hào): B22F10/28
• 分類號(hào): B22F10/28;B22F10/37;B22F10/85;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 史麗紅

本發(fā)明公開了一種基于多段耦合調(diào)控性能的激光增材制造方法，包括如下步驟：1)根據(jù)需求建立三維立體模型；2)將模型按照性能需求切割劃分為不同部分；3)對(duì)三維立體模型進(jìn)行生成支撐、切片處理；4)根據(jù)需求對(duì)零件性能不同的各部分設(shè)定不同的鋪粉厚度，設(shè)定零件激光加工工藝參數(shù)和掃描方式；5)進(jìn)行粉末預(yù)處理和設(shè)備前處理；6)在保護(hù)氣氛圍下，零件打印成型。本發(fā)明的激光增材制造方法，通過對(duì)零件有不同性能需求的不同部位具設(shè)定不同的鋪粉厚度參數(shù)，能夠改變零件不同部位的孔隙率，能夠?qū)崿F(xiàn)零件局部性能強(qiáng)化的需求，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)特殊性能需求零件的快速增材制造，提高了生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增材制造領(lǐng)域，具體涉及一種基于多段耦合調(diào)控性能的激光增材制造方法。

背景技術(shù)

增材制造技術(shù)是一種先建立三維數(shù)字模型，再采取對(duì)模型進(jìn)行切片、逐層疊加的方式獲得零件的一種成型技術(shù)，是一種區(qū)別于傳統(tǒng)的減材制造的新興技術(shù)，其具有數(shù)字化、個(gè)性化等特點(diǎn)。

激光選區(qū)熔化技術(shù)(SLM)是增材制造的一種，利用高能激光束掃描照射金屬粉末，通過高溫使其熔化、凝固、成型，最終獲得成品金屬零件。這種成型方式對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料昂貴，且需要小規(guī)模定制生產(chǎn)的產(chǎn)品擁有較大的優(yōu)勢(shì)，目前在汽車、航空航天、現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)等方面都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了相關(guān)應(yīng)用。

在激光增材制造過程中，關(guān)于孔隙方面的研究，一方面是為了優(yōu)化工藝以成型高致密度的零件，而另一方面則是調(diào)整工藝以控制孔隙率、孔形與孔徑，以獲得不同性能的零件。在實(shí)際的運(yùn)用中，往往會(huì)針對(duì)某一零件的不同部位有不同的性能需求，而目前增材制造成型的零件整體性能通常都是統(tǒng)一的，因此針對(duì)這一現(xiàn)狀，有必要研發(fā)一種可以調(diào)節(jié)零件局部性能的激光增材制造方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于多段耦合調(diào)控性能的激光增材制造方法，能夠通過對(duì)鋪粉厚度參數(shù)的設(shè)定改變了零件的孔隙率以實(shí)現(xiàn)零件不同部位不同性能的需求，不需要改變其他工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)特殊性能需求的零件的快速增材制造，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于多段耦合調(diào)控性能的激光增材制造方法，包括如下步驟：1)根據(jù)零件的實(shí)際尺寸，運(yùn)用相應(yīng)的三維建模軟件進(jìn)行建模設(shè)計(jì)出零件的三維立體模型；2)根據(jù)零件不同部分對(duì)性能的不同要求，將步驟1)中建好的三維立體模型進(jìn)行劃分為不同部分；3)通過專用的軟件對(duì)三維立體模型進(jìn)行生成支撐、切片處理，最后將設(shè)置完成的文件導(dǎo)入SLM設(shè)備的工控計(jì)算機(jī)，完成模型準(zhǔn)備；4)根據(jù)需求對(duì)零件性能不同的各部分設(shè)定不同的鋪粉厚度，設(shè)定零件激光加工工藝參數(shù)和掃描方式；5)進(jìn)行粉末預(yù)處理和設(shè)備前處理；6)在保護(hù)氣體氛圍下，計(jì)算機(jī)控制激光按照步驟4)確定的參數(shù)進(jìn)行掃描，完成整個(gè)零件的增材制造。

進(jìn)一步的，在對(duì)零件各部分進(jìn)行參數(shù)設(shè)定前，調(diào)整模型的擺放位置，使切割水平面與設(shè)備鋪粉的方向一致。

進(jìn)一步的，步驟4)零件性能不同的各部分設(shè)定相同的激光加工工藝參數(shù)和掃描方式。

進(jìn)一步的，步驟6)中保護(hù)氣體為濃度99.99％的高純氬氣，具體操作為，打開洗氣與鏡頭氣后，等氧含量濃度降低至0.1％以下后，打開風(fēng)機(jī)，再等氧含量濃度降低至0.05％以下后，開始增材制造過程。

進(jìn)一步的，粉末預(yù)處理包括篩粉、干燥保溫。

進(jìn)一步的，步驟5)中的粉末采用AlSi10Mg、316L或TC4，粒徑范圍為15～53μm。

本發(fā)明的激光增材制造方法，通過對(duì)零件有不同性能需求的不同部位具設(shè)定不同的鋪粉厚度參數(shù)，能夠改變零件不同部位的孔隙率，能夠?qū)崿F(xiàn)零件局部性能強(qiáng)化的需求，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)特殊性能需求零件的快速增材制造，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：