[发明专利]一种基于选区激光熔化技术的纯钛粉末成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，尤其一种基于选区激光熔化技术的纯钛粉末成型方法。

背景技术

钛及其合金由于具有优良的力学性能和生物相容性，广泛应用于临床医学骨修复、骨植入和相应加工制造领域。但是，传统的钛及钛合金加工工艺普遍存在影响因素多、流程复杂、内部结构难以精确加工，难以一次净加工成型、难以获得均匀的处理效果等问题。而采用选区激光熔化技术则能够较好地克服上述问题，其具有其它任何一种加工方法都无法比拟的柔性制造特性。然而，目前基于选区激光熔化技术的粉末成型工艺，其加工参数大多为厂商所提供的固定加工参数，灵活度较低且动态性能较差，导致其最终制备的零件难与实际使用环境吻合，严重时甚至会影响零件寿命。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种灵活度高和动态性能好的基于选区激光熔化技术的纯钛粉末成型方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于选区激光熔化技术的纯钛粉末成型方法，包括：

A、采用优化对比法获取纯钛粉末成型的最优加工参数；

B、构建所需制备零件结构的三维模型；

C、对构建的三维模型进行分层预处理；

D、以获取的最优加工参数作为3D打印参数，对分层预处理后的三维模型进行分层处理，从而生成3D打印所需的打印文件；

E、将生成的打印文件导入3D打印设备，并以纯钛粉末为成型材料进行3D打印。

进一步，所述钛粉末成型的最优加工参数包括最优加工功率、最优扫描速度、最优扫描间距和最优层厚。

进一步，所述步骤A，其包括：

A1、构建边长为10毫米的正方体模型；

A2、根据设定的加工功率节点、扫描速度节点、扫描间距节点、扫描层厚节点和构建的正方体模型进行一一加工，从而得到各个节点相应的零件模型；

A3、采用坐标测量仪采集各个节点相应零件模型的表面扫描轨道图像，然后根据采集的图像初步确定纯钛粉末成型的最优加工参数所对应的节点范围；

A4、根据阿基米德原理计算初步确定的节点范围内每个节点相应零件模型的密度和致密度，然后根据计算出的密度和致密度确定纯钛粉末成型的最优加工参数。

进一步，所述设定的加工功率节点为50W功率节点、60W功率节点、70W功率节点、80W功率节点、90W功率节点和100W功率节点。

进一步，所述设定的扫描速度节点为100mm/s速度节点、200mm/s速度节点、300mm/s速度节点、400mm/s速度节点、500mm/s速度节点和600mm/s速度节点。

进一步，所述设定的扫描间距节点为0.07mm间距节点、0.10mm间距节点、0.13mm间距节点、0.16mm间距节点、0.19mm间距节点、0.22mm间距节点和0.25mm间距节点。

进一步，所述设定的扫描层厚节点为0.03～0.07mm的层厚节点。

进一步，所述步骤C，其包括：

C1、确定打印的方向；

C2、在三维模型沿打印方向的底部设置支撑结构，并对支撑结构的高度、分布和疏密程度进行设计。

进一步，所述步骤D，其具体为：

以获取的最优加工参数作为3D打印参数，沿打印方向按设定的层厚将分层预处理后的三维模型分解为层厚相等的层片，然后将分解的层片数据保存到SLM格式的打印文件中。

进一步，所述步骤E，其包括：

E1、等待3D打印设备预热至工作所需的条件；

E2、将SLM格式的打印文件导入3D打印设备；

E3、3D打印设备按照获取的最优加工参数，使用纯钛材料粉末以增材打印的方式进行3D打印。

本发明的有益效果是：基于选区激光熔化技术，可根据实际要求精确制造各种各样结构的金属零件；采用优化对比法获取纯钛粉末成型的最优加工参数，能根据实际所需力学性能情况而设定不同的最优加工参数，灵活度高且动态性能好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明一种基于选区激光熔化技术的纯钛粉末成型方法的步骤流程图；

图2为本发明步骤A的流程图；

图3为本发明步骤C的流程图；

图4为本发明步骤E的流程图。

具体实施方式

参照图1，一种基于选区激光熔化技术的纯钛粉末成型方法，包括：

A、采用优化对比法获取纯钛粉末成型的最优加工参数；