[发明专利]一种增材制备金属产品的新方法

说明书

本发明公开了一种增材制备金属产品的新方法，采用金属3D打印和激光喷丸相结合的方式制备金属产品，在打印成型过程中引入激光喷丸处理，包括以下步骤：根据产品设计图，利用绘图软件将设计图绘制成三维模型；根据绘制的三维模型带入切片软件，设置打印参数并生成相应的G代码；将生成的G代码代入上位机中，控制金属3D打印成型设备进行产品的打印成型。在每一层成型层还没有完全固化的状态下进行激光冲击强化，或者边打印成型边对金属熔覆体进行激光冲击强化，使其组织结构更加紧密，晶粒进一步细化，消除成型件中出现的孔洞、裂纹、表面球化及晶粒粗大等问题，获得性能优越的高强度高硬度金属产品，使3D金属打印主承力件可进入实质性使用阶段。

技术领域

本发明属于金属增材制造领域，涉及一种增材制备金属产品的新方法。

背景技术

增材制造技术又称为3D打印技术，是采用离散堆积原理，根据拟制造的零 部件三维数字模型，按一定厚度进行分层，以平面方式连续加工出薄片，最后 叠加“薄片”成为最终的三维零部件。相比于其它传统制造技术，具有成型理念新、 技术适应性强、实现“功能优先设计”等特点。

目前3D打印产品主要分为以下五种：

1.外观件和缩比展示件，仅具有展示功能，不具备实际运行功能。

2.非承力件，例如金属首饰，能用但不承力。

3.弱承力件，例如医疗上应用的金属植入物，医疗夹板等。

4.次承力件，指承受力量不是特别大，但又承力的部件。例如，铝合金压铸 模，以及飞机上使用的3D打印舱门，座椅等。

5.主承力件，分为两种(1)在使用过程承受的力量特别大，例如飞机的起 落架(2)在使用过程中不管承力大小都非常关键的部件，也叫关键部位件。

前四种类型的金属3D打印产品目前都已进入实质性使用阶段，但是金属3D 打印主承力件产品还停留在实验阶段。这是因为金属3D打印成型过程是一个复 杂的物理、化学冶金过程。成型过程中往往会出现熔层的稀释率过大或过小、 孔洞、裂纹、表面粗糙、晶粒粗大、成型零件的致密性差等缺陷。由于这些缺 陷的时常出现，导致金属3D打印主承力件只能停留在实验阶段。

激光冲击强化技术(激光喷丸技术)是一种利用高强度激光束照射金属表 面涂层，激光等离子冲击金属表面，将激发的等离子作为喷丸介质，完成对金 属表面的激光冲击强化(激光喷丸)强化的技术，经过激光冲击强化(激光喷 丸)后的金属，组织更加紧密，晶粒得到细化，孔洞，裂纹得到消除，从而提 高了抗疲劳、耐腐蚀、耐磨损等性能。

目前，有人通过激光冲击强化技术(激光喷丸技术)对金属3D打印件进行 后处理强化，但是由于激光穿透能力有限，强化深度有限，对于加工深度大的 零件来说只能起到表面强化。其次，打印成型的零件处于完全固化状态，激光 冲击强化技术(激光喷丸技术)属于一种塑性加工方式，采用激光冲击强化(激 光喷丸)技术强化打印成型零件可能会出现强化表现不明显现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能消除金属3D打印成型过程中产生的裂纹、孔 洞、晶粒粗大等缺陷，获得了高强度高硬度性能金属产品的新方法。

本发明提供的这种增材制备金属产品的新方法，采用金属3D打印和激光喷 丸相结合的方式制备金属产品，在打印成型的过程中引入激光喷丸处理，包括 以下步骤：

(1)根据产品设计图，利用绘图软件将设计图绘制成三维模型；

(2)根据步骤(1)绘制的三维模型带入切片软件，设置打印参数并生成 相应的G代码；

(3)将步骤(2)生成的G代码代入上位机中，控制3D打印成型设备进 行产品的打印成型。