[发明专利]一种基于多段耦合调控性能的激光增材制造方法

说明书

本发明公开了一种基于多段耦合调控性能的激光增材制造方法，包括如下步骤：1)根据需求建立三维立体模型；2)将模型按照性能需求切割划分为不同部分；3)对三维立体模型进行生成支撑、切片处理；4)根据需求对零件性能不同的各部分设定不同的铺粉厚度，设定零件激光加工工艺参数和扫描方式；5)进行粉末预处理和设备前处理；6)在保护气氛围下，零件打印成型。本发明的激光增材制造方法，通过对零件有不同性能需求的不同部位具设定不同的铺粉厚度参数，能够改变零件不同部位的孔隙率，能够实现零件局部性能强化的需求，实现了针对特殊性能需求零件的快速增材制造，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及增材制造领域，具体涉及一种基于多段耦合调控性能的激光增材制造方法。

背景技术

增材制造技术是一种先建立三维数字模型，再采取对模型进行切片、逐层叠加的方式获得零件的一种成型技术，是一种区别于传统的减材制造的新兴技术，其具有数字化、个性化等特点。

激光选区熔化技术(SLM)是增材制造的一种，利用高能激光束扫描照射金属粉末，通过高温使其熔化、凝固、成型，最终获得成品金属零件。这种成型方式对于结构复杂、材料昂贵，且需要小规模定制生产的产品拥有较大的优势，目前在汽车、航空航天、现代生物医学等方面都已经实现了相关应用。

在激光增材制造过程中，关于孔隙方面的研究，一方面是为了优化工艺以成型高致密度的零件，而另一方面则是调整工艺以控制孔隙率、孔形与孔径，以获得不同性能的零件。在实际的运用中，往往会针对某一零件的不同部位有不同的性能需求，而目前增材制造成型的零件整体性能通常都是统一的，因此针对这一现状，有必要研发一种可以调节零件局部性能的激光增材制造方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于多段耦合调控性能的激光增材制造方法，能够通过对铺粉厚度参数的设定改变了零件的孔隙率以实现零件不同部位不同性能的需求，不需要改变其他工艺参数，实现了针对特殊性能需求的零件的快速增材制造，大大节约了生产成本和生产周期，提高了生产效率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于多段耦合调控性能的激光增材制造方法，包括如下步骤：1)根据零件的实际尺寸，运用相应的三维建模软件进行建模设计出零件的三维立体模型；2)根据零件不同部分对性能的不同要求，将步骤1)中建好的三维立体模型进行划分为不同部分；3)通过专用的软件对三维立体模型进行生成支撑、切片处理，最后将设置完成的文件导入SLM设备的工控计算机，完成模型准备；4)根据需求对零件性能不同的各部分设定不同的铺粉厚度，设定零件激光加工工艺参数和扫描方式；5)进行粉末预处理和设备前处理；6)在保护气体氛围下，计算机控制激光按照步骤4)确定的参数进行扫描，完成整个零件的增材制造。

进一步的，在对零件各部分进行参数设定前，调整模型的摆放位置，使切割水平面与设备铺粉的方向一致。

进一步的，步骤4)零件性能不同的各部分设定相同的激光加工工艺参数和扫描方式。

进一步的，步骤6)中保护气体为浓度99.99％的高纯氩气，具体操作为，打开洗气与镜头气后，等氧含量浓度降低至0.1％以下后，打开风机，再等氧含量浓度降低至0.05％以下后，开始增材制造过程。

进一步的，粉末预处理包括筛粉、干燥保温。

进一步的，步骤5)中的粉末采用AlSi10Mg、316L或TC4，粒径范围为15～53μm。

本发明的激光增材制造方法，通过对零件有不同性能需求的不同部位具设定不同的铺粉厚度参数，能够改变零件不同部位的孔隙率，能够实现零件局部性能强化的需求，实现了针对特殊性能需求零件的快速增材制造，大大节约了生产成本和生产周期，提高了生产效率。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：