[发明专利]一种对送粉式激光增材制造制件同步改性的方法

说明书

一种对送粉式激光增材制造制件同步改性的方法，该方法是在激光增材制造制件加工过程中增加同步跟随滚压工艺，包括：选择合适的滚压轮尺寸；对实现滚压功能的滚轮高度进行校准；对校准好高度的滚压轮，根据制件所需达到滚压加工效果判别滚压力大小范围，进而调整滚压轮的进给量；3D打印喷头按照打印路径在打印基板上运行；打印过程中可根据当前制件加工的相对高度，调整滚压力大小；对完成滚压力大小调整的滚压轮，进行同步跟随滚压工作；打印层逐层叠加，冷却后形成金属制件。该方法能够不改变工件的形状，而使金属制件内在质量及内部的组织结构得到改善，增加了制件致密性，提高了制件强度。

技术领域

本发明属于增材制造与激光制造领域，涉及一种对送粉式激光增材制造制件进行同步改性的方法，特别涉及一种滚压工艺。

背景技术

增材制造技术也称3D打印技术，通过逐层堆积材料的方式直接制造产品，与传统的减材制造方法存在本质的区别。由于增材制造具有材料利用率高、生产周期短、成本低等特点，在航空航天、医疗、汽车等诸多领域中具有广泛的应用。

增材制造技术的制造材料可分为金属、非金属及医疗生物材料等，随着制造业全球化发展，以及市场竞争的日益激烈，对于作为制造业基础的金属制件提出了更高的要求。传统金属制件加工普遍工序多，模具成本高，设计制造周期长，难以满足新产品的快速响应制造需求。于是在20世纪90年代以来，随着激光、机械、计算机技术、材料科学技术的发展，针对金属制件的激光增材制造技术由此产生。

激光增材制造技术是一种将激光熔覆与快速原型相结合的先进技术。实现了零件“自由制造”，解决了许多复杂结构零件的成形问题，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。但由于激光增材制造打印技术生产过程影响零件成型质量的因素较多，致使成形件中产生裂纹,降低制件质量和强度，其主要原因在于增材制造技术成形机理的“瞬态熔凝过程”固有特性，这种成形机理导致制件内部存在微观缺陷，如裂纹、空洞、微气孔以及熔合不良等缺陷。

目前也有许多科研人员进行提高激光增材制造制件力学性能的研究，如中国专利CN103173760A，公开了一种利用二道激光提升3D金属制件致密性的方法，利用第一道激光使合金粉末形成打印层，尾随的第二道激光对按第一道激光轨迹进行重溶，通过液态金属本身的流动与内应力释放，减少3D打印过程中的孔洞、气穴、热裂纹、交界面开裂等缺陷，一定程度上提高了金属件致密性，但由于工艺复杂影响加工效率。此外，现有技术下多采用后处理方式消除零件成型时的工艺参数带来的不良影响，如专利CN104087729A，通过对制件交替进行深冷处理和回火处理，从而减小孔隙，提高产品致密度，提高金属件的力学性能。然而，与其他广泛采用的后处理方式相同，工艺过程进一步复杂，在增加制造成本的同时，使得生成产品合格率难以到保障。而广泛应用于各个领域的滚压增强制件强度的工艺方法，在激光增材制造制件上的应用还是空白，并且实现增材制造制件同步改性的方法仍尚未报道。因此，利用滚压工艺有效控制生产工艺参数的同步改性送粉式激光增材制造的方法，有着重要意义。

发明内容

本发明为了解决上述增材制造制件内部存在微观缺陷，如裂纹、空洞、微气孔以及熔合不良等问题，提出一种对送粉式激光增材制造制件同步改性的方法，能够不改变工件的形状，而使金属制件内在质量及内部的组织结构得到改善，增加制件致密性，提高制件强度，使制件具有所需要的力学性能，解决了现有技术的不足。

本发明是通过以下方案实现的：一种对送粉式激光增材制造制件同步改性的方法，包括以下步骤：

a.建立待3D打印物体的三维模型：

用计算机辅助设计制造软件构建三维模型并生成STL文件。

b.三维模型切片处理：

利用计算机程序分析定义所制作模型的STL文件生成二维切片，获取轮廓信息。

c.打印成型前准备：