[发明专利]选区激光熔化增材制造及放电组合加工铝合金齿轮的方法

说明书

本发明提供了一种选区激光熔化增材制造及放电组合加工铝合金齿轮的方法，包括以下步骤：步骤一：设计齿轮模型，并通过切片软件得到用于选区激光熔化增材制造的打印文件；步骤二：以铝基金属粉末为原料，利用选区激光熔化增材制造技术制备增材制造样品；步骤三：将步骤二得到的增材制造样品进行电火花线切割加工得到铝合金齿轮。本发明基于所述方法制备的铝合金齿轮，其齿面更为光滑，齿面没有粘附颗粒，表面显微硬度、耐腐蚀性、耐磨性均得到提高。因为是选区激光熔化增材制造和电火花线切割组合加工所得，也保证了设计自由，在齿轮制造领域有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种选区激光熔化增材制造及放电组合加工铝合金齿轮的方法，属于金属零件设计及加工工艺技术领域，适用于制备低重量的特殊铝合金齿轮。

背景技术

铝合金的密度小，约为铁的三分之一，但是强度较高，接近优质钢；其导电导热性能仅次于银、铜、金；表面常常会生成氧化铝保护膜，极大的提高了耐腐蚀性；塑性好，可用于加工各种型材。基于以上这些优良的性能，铝合金被广泛应用于机械制造、汽车、航空、航天、船舶和化学等领域。然而通过传统的铝合金加工方法得到的齿轮，结构较为单一，难以加工较为复杂的结构，同时这些结构往往会增加不必要的重量。将铝合金设计加工和选区激光熔化增材制造技术相结合，能够很好的解决上述问题，制造出重量不过剩、结构复杂的铝合金齿轮。但是通过选区激光熔化增材制造技术制造的齿轮也有其缺点，比如齿面表面质量不高。通过放电加工和选区激光熔化增材制造组合的加工方式提高铝合金齿轮的齿面表面质量，最终得到用于铝合金齿轮零件。

选区激光熔化增材制造技术利用激光束将选区内材料完全熔化，逐层堆积为实体零件，具有生产周期短、适合个性化定制以及可成形复杂结构零件的特点，与拓扑结构轻量化结合，能够在保证强度的前提下，减少较多的重量。选区激光熔化增材制造的零件组织致密、精度高，只需一些简单的后处理工艺就可使用，大大节省了时间与成本。本发明用放电加工代替传统的后处理工艺，实现选区激光熔化增材制造及放电组合加工铝合金齿轮。放电加工又称电火花加工或电蚀加工，是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法。按工艺过程中工具与工件相对运动的特点和用途不同，可大体分为：电火花成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削加工、电火花展成加工等。电火花线切割加工是利用移动的细金属丝作为工具电极，按预定的轨迹进行脉冲放电切割。

发明内容

本发明针对上述不足，提供了一种选区激光熔化增材制造及放电组合加工铝合金齿轮的方法，以切割出表面质量较好的铝合金齿轮。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种选区激光熔化增材制造及放电组合加工铝合金齿轮的方法，包括以下步骤：

步骤一：设计齿轮模型，并通过切片软件得到用于选区激光熔化增材制造的打印文件。

步骤二：以铝基金属粉末为原料，利用选区激光熔化增材制造技术制备增材制造样品。

步骤三：将步骤二得到的增材制造样品进行电火花线切割加工得到铝合金齿轮。

优选的，步骤一中所述齿轮模型是内部掏空的齿轮结构。

优选的，步骤二中所述铝基金属粉末为AlSi10Mg粉末，粒径为15-53μm，由于激光选区熔化的精度和层厚有限制，若粉末粒径过大将难以成形。

优选的，步骤二中所述铝基金属粉末首先在干燥炉中烘干，去除水分，保证打印质量，干燥炉参数设置为80℃、两小时。

优选的，步骤二中所述选区激光熔化增材制造时成形舱体内应使用Ar、He中的一种或两种气体保护，并维持舱体压力为0.5-1.0MPa。

优选的，步骤二中所述选区激光熔化增材制造时激光功率为420W，扫描速度为2000mm/s，扫描间距为70μm，基板预热温度为130℃，层厚为40μm。