[發明專利]一種大尺寸零件激光選區熔化成形方法

有效

• 申請號: 202110736020.5
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113560598B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 李護林;楊歡慶;李典;白靜;彭東劍
• 申請（專利權）人: 西安航天發動機有限公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/85;B22F12/30;B22F12/17;B22F12/13;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種大尺寸零件激光選區熔化成形方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，對成形產品的三維模型進行余量設計；

步驟2，對余量設計后的三維模型進行支撐添加；

在懸垂面夾角小于40°的產品結構面上添加支撐，所添加的支撐包括以下四種：

大網格支撐：網格尺寸3-4mm*3-4mm，旋轉角度15-20°，設置邊界并采取菱形鏤空，均布在結構的支撐面上；

小網格支撐：網格尺寸0.6-0.8mm*0.6-0.8mm，旋轉角度45-50°，不設置邊界，添加5-6mm*5-6mm區域切割，均布在結構的支撐面上；

內部柱支撐：柱直徑0.8-1mm，柱間距2-3mm*2-3mm，均布于外輪廓支撐內部結構的支撐面上；

外輪廓支撐：輪廓厚度1-1.2mm，單個支撐單元寬度1.5-2mm，支撐單元間隔1.5-2mm，沿支撐面的外輪廓分布；

步驟3，準備激光選區熔化設備并進行預熱；

步驟4，對待成形零件進行激光選區熔化成形，包括：將包含支撐的三維模型進行位置擺放、參數設置、剖分處理，將切片文件輸出至激光選區熔化成形設備，然后按設定的工藝參數進行激光選區熔化成形，激光掃描方向每層偏轉67°，當偏轉后的掃描方向落在與成形吹風方向夾角±18°以內時再次偏轉67°，直至成形出完整的零件；

激光選區熔化成形時的參數設置包括：

產品結構工藝參數設置，包括：激光功率280-350W，掃描間距0.1-0.15mm，掃描速率950-1250m/s，層厚為40-60μm；

大、小網格支撐工藝參數設置，包括：激光功率120-200W，掃描速率600-1200m/s，層厚80-120μm；

外輪廓支撐及內部柱支撐工藝參數設置，包括：激光功率180-220W，掃描速度900-1200m/s，層厚40-60μm；

步驟5，對成形零件進行后續清潔、機加工處理，得到所需的產品。

2.根據權利要求1所述的大尺寸零件激光選區熔化成形方法，其特征在于，步驟1中，所述對成形產品的三維模型進行余量設計包括：在所述三維模型外表面沿法向均添加2-3mm余量，三維模型與基板接觸位置添加R3-R4倒圓角。

3.根據權利要求2所述的大尺寸零件激光選區熔化成形方法，其特征在于，步驟1中，所述對成形產品的三維模型進行余量設計還包括：將所述三維模型下表面拉平至基板，與基板接觸處添加R3.5-R4倒圓角。

4.根據權利要求1所述的大尺寸零件激光選區熔化成形方法，其特征在于，步驟1中，所述對成形產品的三維模型進行余量設計包括：沿三維模型外輪廓隨形設計厚度為2-3mm的薄壁作為余量，將所述薄壁拉平至基板，與基板接觸處添加R3.5-R4倒圓角。

5.根據權利要求4所述的大尺寸零件激光選區熔化成形方法，其特征在于，所述薄壁上每隔8-10mm設置Φ2-3mm通孔。

6.根據權利要求1所述的大尺寸零件激光選區熔化成形方法，其特征在于，步驟1中，所述對成形產品的三維模型進行余量設計包括：判斷三維模型上通道類結構的各端口軸向方向與成形方向的夾角是否大于45°，若端口軸向方向與成形方向的夾角大于45°，在該端口處添加厚度0.8-1mm薄板作為余量。

7.根據權利要求6所述的大尺寸零件激光選區熔化成形方法，其特征在于，所述薄板上每隔8-10mm設置Φ2-3mm通孔。

8.根據權利要求1所述的大尺寸零件激光選區熔化成形方法，其特征在于，步驟3中，所述準備激光選區熔化設備并進行預熱，包括如下步驟：

準備激光選區熔化成形設備；

安裝激光選區熔化成形設備的刮刀與基板并檢查激光選區熔化成形設備狀況；

對激光選區熔化成形設備進行洗氣，待激光選區熔化成形設備的成形艙內氧含量降至預設水平后，開啟加熱板進行預熱，使成形艙達到預設溫度；

在基板上鋪設一層粉末，當鋪設的粉末達到預設溫度后完成設備的準備和預熱。

9.根據權利要求8所述的大尺寸零件激光選區熔化成形方法，其特征在于，所述成形艙內預設水平的氧含量低于500ppm；和/或

所述成形艙的預設溫度為150-200℃。