[发明专利]一种利用激光3D打印获得合金构件的方法及装置

权利要求书

1.一种利用3D打印装置获得合金构件的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）3D打印成型前的准备

a：利用计算机建立要打印的合金构件的三维模型，利用切片软件将几何模型分层离散为若干二维切片，各二维切片的几何轮廓生成扫描模型；

b：合金粉末的准备：采用气雾化制备的合金粉末，该合金粉末为FeaCrbMocCdBe的Fe基合金，式中a、b、c、d、e均为原子百分数，且43≤a≤52，13≤b≤19，26≤c≤33，2≤d≤5，1≤e≤3，其中a+b+c+d+e=100；

（2）3D打印成型过程

根据步骤（1）中的扫描模型，使用3D打印装置，将步骤（1）中的合金粉末逐层堆积制造成要打印的合金构件模型，具体步骤如下：

a：预先向成型室内通入惰性气体使成型室内氧含量低于8ppm；

b：调节自动送粉装置的送粉管的送粉角度，设置送粉的流量为20-40g/min，保证能均匀送粉且不干扰3D打印装置；

c：调节3D打印装置的扫描口与成型基板的垂直高度为4-5mm，控制离焦量，使打印路径的扫描点在成型基板表面聚焦于一圆点，并使自动送粉装置开始输送合金粉末；

d：调节激光器发射激光束，使其聚焦于成型基板表面3D打印装置路径扫描点的后方；

e：设定打印装置按预先设计的轨迹在成型基板上按“点-线-面-体”的方式进行辐照熔覆，层状叠加，熔覆结束后，保持惰性保护气体继续输送，待成型试样自然冷却，用砂纸将成型试样表面烧损氧化部分打磨掉，控制表面粗糙度Ra0.63～1.25μm，并用无水乙醇擦洗试样，然后晾干。

2.根据权利要求1所述的一种利用3D打印装置获得合金构件的方法，其特征在于，所述3D打印装置为激光3D打印装置或者等离子束3D打印装置。

3.根据权利要求1所述的一种利用3D打印装置获得合金构件的方法，其特征在于，所述惰性保护气体为Ar气。

4.根据权利要求1所述的一种利用3D打印装置获得合金构件的方法，其特征在于，所述打印激光器的移送速度为400-1000mm/min，打印激光器功率为1000-1200W。

5.一种利用3D打印获得合金构件的装置，其特征在于，包括成型室、成型基板、激光束筒或等离子束筒、自动送粉装置及激光器，其中成型室分别设有惰性气体输入口和惰性气体输出口，所述成型基板设于成型室下方，自动送粉装置固定于激光束筒或等离子束筒外部并随激光束筒或等离子束筒移动，所述激光器与激光束筒或等离子束筒通过连接器相对固定，所述激光束筒或等离子束筒通过一位移机构在成型室内沿水平和垂直方向移动，所述自动送粉装置还包括对称设置在激光束筒或等离子束筒的扫描口两侧的送粉管，所述送粉管由一调节装置调节送粉管自身与扫描口所呈夹角。

6.根据权利要求5所述的一种利用3D打印获得合金构件的装置，其特征在于，所述位移机构为一在成型室内竖直移动的平台，且所述激光束筒末端安装于平台底面，且能够沿平台底面水平移动。

7.根据权利要求5所述的一种利用3D打印获得合金构件的装置，其特征在于，所述自动送粉装置包括一送粉器、连通所述送粉器的分流器，所述分流器通过两个送粉口分别连通激光束筒两侧的送粉管。

8.根据权利要求5所述的一种利用3D打印获得合金构件的装置，其特征在于，所述连接器设有一对相连通的嵌接环，分别对应激光束筒和激光器，且所述嵌接环通过螺栓锁紧固定。

9.根据权利要求5-8任一项所述的一种利用3D打印获得合金构件的装置，其特征在于，所述调节装置包括连通所述送粉管的锥形腔，所述锥形腔下底面连通三个等分的扇形入口，且锥形腔下底面还设有一两倍于所述扇形入口大小的扇形挡片，所述扇形挡片圆心处伸出一转轴，所述转轴由一电机控制转动，所述三个扇形入口分别连通不同出粉角度的三个出粉口。

10.根据权利要求9所述的一种利用3D打印获得合金构件的装置，其特征在于，所述电机为步进电机。