[发明专利]一种三维结构组合烧结加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维结构加工方法，尤其涉及一种选择性激光烧结与其他烧结方法的组合加工方法。

背景技术

选择性激光烧结（SLS）是快速原型制造的一种，采用激光器作能源，其工作过程为：首先在计算机中建立零件的三维实体CAD模型，用分层软件进行切片处理，得到每一加工层面的信息，并将其转换为电信号来控制激光扫描系统。在工作台上均匀铺上一层很薄的加工材料粉末，激光束在计算机控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结，被激光束照射的加工材料粉末熔化并在随后的冷却过程中粘结在一起，就完成了一个层面的加工；逐层铺粉，逐层扫描烧结，直到完成最后一层的加工，制造出三维实体模型。全部烧结完后去掉多余的加工材料粉末，再进行打磨、烘干等后续处理便获得零部件。该技术具有加工材料选择范围广泛、多余材料易于清理、应用范围广等优点，适用于原型及功能零件的制造。

众所周知，随着结构件尺寸的增大，结构件体积将会以更加显著的倍数（尺寸比的三次方）增大。目前，采用选择性激光烧结技术加工尺寸较大的大零件时，尤其是加工尺寸大的金属件时，由于总体烧结体积较大，会出现加工时间长，加工成本高等问题。

发明内容

本发明为了解决选择性激光烧结工艺中，随着加工件尺寸的增大，加工件体积显著增大，进而造成就加工时间增长，加工成本提高的问题，而提出了一种改进的三维结构组合烧结加工方法。

本发明所述三维结构组合烧结加工方法包含以下步骤：

步骤一、根据结构件结构设计定型结构和粉末材料结构，所述粉末材料结构包含在所述定型结构形成的腔体内。

步骤二、使用选择性激光烧结技术，逐层铺粉，逐层烧结，完成所述定型结构的制备以及所述粉末材料结构的成形，所述定型结构的制备是通过选择性激光烧结技术实现。

步骤三、将所述定型结构连同所述粉末材料结构进一步烧结，实现所述粉末材料结构的整体固化。

进一步地，在所述步骤一中，所述定型结构和所述粉末材料结构是通过CAD软件设计工具完成设计。

进一步地，在所述步骤二中，所述粉末材料结构的成形是通过所述铺粉工序以及完成所述定型结构的制备后自然形成的。

在所述步骤三中，所述进一步烧结的方法包括但不限定于高温炉烧结、放电等离子烧结等烧结方式。

进一步地，在所述步骤二中，用于所述铺粉的材料包括但不限定于钛合金粉末、铁基粉末等金属合金粉末。

本发明提供的三维结构加工方法采用了分层加工形式，理论上可以加工各种复杂造型的工件。在工件成形方法上采用激光烧结工艺，加工精度较高，加工质量较好。与现有激光烧结工艺相比，将激光烧结加工区域局限在定型结构，而非整个工件，极大地降低了加工量。以加工边长为100mm的正方体为例，传统的激光烧结加工量为1000000立方毫米，采用本发明加工工艺，设定定型结构厚度为1.5mm，可以得出本发明的激光烧结加工量约为100*100*1.5*6=90000立方毫米，两者的加工量相差11.1倍。可以看出，与传统的激光烧结技术相比较，本发明在降低工件加工量、提高加工效率上有明显优势。

附图说明

图1为本发明的加工工艺流程图。

图2为本发明实施例1中的加工件的外形结构示意图。

图3为本发明实施例1中采用选择性激光烧结的加工示意图。

图4为本发明实施例1中采用选择性激光烧结加工过程中在某一时点加工件的三维结构图。

图5为本发明实施例2中的加工件的外形结构示意图。

图6为本发明实施例2中采用选择性激光烧结的加工示意图。

图7为本发明实施例2中采用选择性激光烧结加工过程中在某一时点加工件的三维结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施例做进一步的说明。

实施例1：

根据参照图2，本实例中加工件形状为一长方体，其主要尺寸如下：长25mm，宽25mm，高50mm。

首先，在计算机中建立加工件的三维实体CAD模型，设定定型结构和粉末材料结构，其中定型结构的厚度设定为0.2mm，即定型结构为一0.2mm厚的壳体，其外表面与加工件的外表面相一致，粉末材料结构为加工件中除去定型结构的部分（定型结构见图3（d）中标号1所示，粉末材料结构见图3（d）中标号2所示）。用分层软件进行切片处理，得到每一加工层面的信息，并转换为电信号控制激光烧结系统。