[发明专利]一种金属喷射沉积切削复合成形方法

说明书

本发明涉及一种金属喷射沉积切削复合成形方法，该方法包括如下步骤：首先进行零件模型获取和数据处理；然后按照设定的工艺参数，将金属在保护气氛中气雾化为均匀熔体液滴，通过集束导流装置后形成所需的沉积截面，随后沉积在温度可控的成形基板上，形成所需成形件近净轮廓；待完成第N+1层成形前，同工位随形切削机构对第N层已成形金属近净轮廓进行切削加工，循环操作直至成形件成形完成；最后进行零件后处理。本发明可解决传统金属喷射沉积成形工艺沉积区域发散，仅可制备坯料等问题，同时可成形具有较低表面粗糙度内腔结构的金属件，无需增加和去除支撑。

技术领域

本发明涉及一种金属直接增材制造复合成形方法，属于金属增材制造的技术领域。

背景技术

喷射成形的原理是将熔融金属或者合金在惰性气氛中雾化为细小液态熔体射流，随后直接喷射于较冷的衬底表面上，雾化液滴经历表面附着、堆积、铺展、融合、固结而形成所需沉积坯件，雾化金属在极短时间内发生金属熔融、雾化、喷射、沉积、沉积体凝固等5个阶段的过程。喷射成形技术主要用于制备金属坯料，有效减轻了材料的偏析和氧化程度，制备的合金性能优于铸造等快速凝固方法制备的材料性能。但是喷射成形技术的缺点在于熔融金属被雾化后从喷嘴处喷出后形状较发散，无法根据成形件的需要对喷射金属的截面形状进行可控调节，且喷射成形技术基本用于制备金属坯料，所需成形零部件需要进行机加工处理后才能形成所需形状尺寸，成形周期较长。

金属喷射沉积切削复合成形方法属于金属直接增材制造技术领域中的一种成形方法，其主要包括金属熔化、雾化、集束导流、喷射、沉积、切削等工艺过程。原理是将熔融金属或者合金在惰性气氛或者保护气氛中气雾化为细小的固态、半固态或液态均匀熔体液滴，被雾化发散的金属液滴通过集束导流装置后被集束为成形所需的截面形状，随后金属被喷射沉积在温度可控可调节的成形基板上，进行快速的温度交换后形成所需成形件近净轮廓，待成形件完成第N+1层前，同工位随形切削机构对第N层已成形金属近净轮廓进行切削加工，循环操作，直至成形件成形完成。

金属喷射沉积切削复合成形方法作为金属直接增材制造体系的一部分，其较传统金属喷射成形技术相比优点在于，不需要等待合金制坯结束即可对成形件进行随形加工成形，使喷射成形金属件具备了成形精度；设置集束导流装置对雾化金属进行“控形”操作，可将雾化金属喷射截面形状控形为成形件所需的截面形状，有效减少雾化金属的发散使其聚集，提高了金属件成形精度；待完成第N+1层成形前，同工位随形切削机构即对第N层已成形金属进行近净轮廓切削加工，显著缩短了成形周期；成形基板温度可根据成形材料种类和成形件结构尺寸的差异进行不同温度的设置和调节，保证了成形件内部组织的质量稳定。

发明内容

为了解决传统金属喷射成形技术成形周期较长、材料利用率不高、雾化金属较发散和成形过程质量不稳定等问题，本发明的目的在于提供一种金属喷射沉积切削复合成形方法，该方法同时可成形具有较低表面粗糙度内腔的金属件，无需增加和去除支撑。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种金属喷射沉积切削复合成形方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，模型获取：采用三维建模软件或对实体进行扫描，获得拟成形的零件模型；

步骤二，数据处理：将步骤一获得的模型零件转换为金属喷射沉积切削复合成形软件可识别的分层数据格式；

步骤三，金属喷射沉积成形准备：包括原材料、喷头、加热熔融装置和集束导流装置以及设备初始状态检查的准备；