[發(fā)明專利]一種激光選區(qū)熔化成形鋁合金微小飛行器零件的工藝方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110618801.4 | 申請日： | 2021-06-03 |
| 公開（公告）號： | CN113732306A | 公開（公告）日： | 2021-12-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 沈理達(dá);李軍;柏華文;呂非;謝德巧;張寒旭 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京航空航天大學(xué) |
| 主分類號： | B22F10/28 | 分類號： | B22F10/28;B33Y10/00;B33Y80/00;B33Y70/00;C22C21/02 |
| 代理公司： | 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237 | 代理人： | 賀翔 |
| 地址： | 210016 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 激光 選區(qū) 熔化 成形 鋁合金 微小 飛行器 零件 工藝 方法 | ||
本發(fā)明提供一種激光選區(qū)熔化成形鋁合金微小飛行器零件的工藝方法，屬于金屬增材制造和微小飛行器設(shè)計領(lǐng)域，實現(xiàn)微小飛行器的鋁合金零部件能夠一次性整體成形、快速成形的目的，使微小飛行器的零部件精度高、生產(chǎn)周期短，滿足實際工況的需要。本發(fā)明包括以下步驟：將所設(shè)計的微小飛行器具體零部件建模并且完成切片處理；將烘干的鋁合金粉末添加到激光選區(qū)熔化設(shè)備中并導(dǎo)入切片完成的模型；選擇合適的基板固定在成形缸平臺上，對基板進(jìn)行預(yù)熱、對艙室進(jìn)行洗氣處理，通入惰性氣體并打開通風(fēng)；打印樣件并從基板上分離。該工藝方法實現(xiàn)鋁合金微小飛行器復(fù)雜零部件的快速高精度一次性整體成形。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鋁合金激光增材制造技術(shù)和微小飛行器制造領(lǐng)域，具體涉及一種激光選區(qū)熔化成形鋁合金微小飛行器零件的工藝方法。
背景技術(shù)
鋁合金材料密度低、強度高，與相同強度的鋼材相比，鋁合金材料更輕；鋁合金零件表面由于氧化等緣故會形成氧化鋁從而起到保護作用，這提高了零件的耐腐蝕性；鋁合金導(dǎo)電導(dǎo)熱性能也很好，僅次于銀、銅、金；鋁合金塑性高，能夠應(yīng)用于各種型材的制備。因此，鋁合金被廣泛應(yīng)用于家電、汽車、船舶和航空航天領(lǐng)域。傳統(tǒng)的鋁合金加工方法對微型飛行器上的零件難以成形，材料浪費大，加工周期長，會降低飛行器制造效率。激光選區(qū)熔化技術(shù)能夠解決上述問題，實現(xiàn)高效、高精度的、可控的微小飛行器零部件的制造。
激光選區(qū)熔化技術(shù)是按照控制系統(tǒng)中模型的形狀信息，激光束掃過一層金屬板上鋪過的薄金屬粉的部分區(qū)域；被激光束照射的區(qū)域，金屬粉末熔化之后又迅速凝固，形成一層實體，之后重復(fù)上述步驟形成零件的整個實體。激光選區(qū)熔化的成型件生產(chǎn)周期短、致密度高、能夠制造復(fù)雜形狀，大大節(jié)省了時間和成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種激光選區(qū)熔化成形鋁合金微小飛行器零件的工藝方法，實現(xiàn)微小飛行器的鋁合金零部件能夠一次性整體成形、快速成形的目的，使微小飛行器的零部件精度高、生產(chǎn)周期短，滿足實際工況的需要。
為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種激光選區(qū)熔化成形鋁合金微小飛行器零件的工藝方法，包括以下步驟：
步驟1、建立模型：根據(jù)微小飛行器的具體零部件要求，用建模軟件設(shè)計建立相應(yīng)的三維模型，并保存成STL格式文件；
步驟2、切片處理：將步驟1所得的模型文件按照厚度進(jìn)行分層切片，并設(shè)置激光選區(qū)熔化成形的工藝參數(shù)；
步驟3、材料準(zhǔn)備：取原材料鋁合金粉末并進(jìn)行烘干處理；
步驟4、成形準(zhǔn)備：將步驟3烘干的鋁合金粉末添加到激光選區(qū)熔化設(shè)備的料缸中，選擇基板固定在可升降的成形缸平臺上，對激光選區(qū)熔化設(shè)備艙室進(jìn)行洗氣并沖入惰性氣體，同時打開加熱系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)；
步驟5、樣件打印：使用光纖激光，通過振鏡偏轉(zhuǎn)激光束，掃描成形缸平臺上鋪過的混合粉末，然后料缸上升、成形缸下降，鋪粉棍將粉料從料缸鋪向成形缸，重復(fù)此動作，逐層堆積出樣件的幾何形狀；
步驟6、將步驟5所得的成形樣件置于激光選區(qū)熔化設(shè)備成形缸內(nèi)降至室溫后取出，并從基板上分離。
以上所述步驟中，步驟1中的微小飛行器的具體零部件包括微型齒輪、微型支架等；
步驟2中激光選區(qū)熔化設(shè)備所需的工藝參數(shù)為：采用單層鋪粉、兩次激光掃描的方式，激光第一次掃描功率為180W~220W，掃描速度為1500mm/s~1800mm/s；激光第二次掃描功率為350W~400W，掃描速度為1700mm/s~2200mm/s；掃描間距為50μm~80μm，鋪粉層厚為30μm~50μm，掃描策略為：掃描初始角度57°并以67°角偏轉(zhuǎn)；
步驟3中的鋁合金粉末為AlSi10Mg粉末，粒度為15μm~53μm，其中D10為15μm~25μm，D50為30μm~45μm，D90為50μm~65μm；
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