[发明专利]硬质合金增材制备方法

说明书

本发明是关于一种硬质合金增材制备方法。该方法包括：构建待加工工件的三维模型；构建缓冲层的三维模型，缓冲层三维模型设置于所述待加工工件三维模型底部；对所述待加工工件的三维模型及所述缓冲层的三维模型进行切片处理，得到切层数据，对切层数据进行扫描路径规划形成扫描路径数据并导入电子束选区熔化设备；根据规划后的扫描路径数据对硬质合金粉末进行选区熔化扫描以得到目标工件。本发明通过在成形底板和待加工工件之间设计能够通过自身微变形来释放应力的缓冲层，在一定程度上解决了硬质合金、尤其是粘结相含量较低的硬质合金增材制造过程中，打印成形初期，成形底板和待加工工件处极大的温度梯度引起的热应力造成的工件翘曲、开裂问题。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种硬质合金增材制备方法。

背景技术

电子束选区熔化增材制造技术成形零件时，离焦电子束会先对底板或粉床进行预热，然后聚焦电子束在偏转线圈驱动下按零件的二维截面规划的扫描路径进行扫描熔化，进而凝固形成零件。虽然预热在一定程度上降低了熔池与粉床的温度梯度，但在零件成形初期（开始打印的前几十层），底板相对于熔池仍处于较低的温度，且热量散失较快，极大的温度梯度使得靠近底板的打印层热应力最大，会引起零件成形初期的翘曲变形甚至开裂。

目前工艺成熟的钛合金、不锈钢等金属材料，自身塑性较好，在增材制造过程中可以抵抗这种热应力造成的变形开裂。但对于硬质合金这种难熔金属，熔化成形时需要更高的能量密度，势必产生更大的热应力，且硬质合金塑性差，特别容易在打印初期出现变形开裂等问题。

相关技术中，对硬质合金零件采用粉末冶金的方法制造，该方法的制备工序包括：制模、开模、压制、烧结等工序，流程长、成本高。且烧结后的硬质合金加工难度大，难以制备一些形状复杂的精密零件，极大地制约了硬质合金领域的拓展。增材制造技术可以实现复杂精密零件的快速、低成本制造，但高熔点的硬质合金在成形过程中会受到较大的热应力导致零件成形精度比较差，甚至出现变形、翘曲和开裂等现象，特别是对于一些粘结剂含量较低的硬质合金。

因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硬质合金增材制备方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本发明首先提供一种硬质合金增材制备方法，包括以下步骤：

构建待加工工件的三维模型；

构建缓冲层的三维模型，所述缓冲层三维模型设置于所述待加工工件三维模型底部；

对所述待加工工件的三维模型及所述缓冲层的三维模型进行切片处理，得到切层数据，对所述切层数据进行扫描路径规划形成扫描路径数据并导入电子束选区熔化设备；

根据所述规划后的扫描路径数据对硬质合金粉末进行选区熔化扫描以得到目标工件；

其中，所述缓冲层与所述待加工工件相互接触的两个切层面形状相同且所述缓冲层为多孔结构，所述多孔结构的孔隙率为40%～75%，孔筋为1mm～5mm。

本公开的一实施例中，根据所述规划后的扫描路径数据对硬质合金粉末进行选区熔化扫描以得到目标工件的步骤，包括：

对粉床成形底板进行铺粉前预热；

将粉仓中的所述硬质合金粉末均匀铺设在预热后的所述成形底板上，采用电子束对所述硬质合金粉末成形区域进行预热；

对预热后的所述硬质合金粉末进行选区熔化扫描以得到单层实体片层；