一种激光选区熔化成形铝合金微小飞行器零件的工艺方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113732306A(43)申请公布日2021.12.03(21)申请号202110618801.4(22)申请日2021.06.03(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人沈理达李军柏华文吕非谢德巧张寒旭(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人贺翔(51)Int.Cl.B22F10/28(2021.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y80/00(2015.01)B33Y70/00(2020.01)C22C21/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种激光选区熔化成形铝合金微小飞行器零件的工艺方法(57)摘要本发明提供一种激光选区熔化成形铝合金微小飞行器零件的工艺方法，属于金属增材制造和微小飞行器设计领域，实现微小飞行器的铝合金零部件能够一次性整体成形、快速成形的目的，使微小飞行器的零部件精度高、生产周期短，满足实际工况的需要。本发明包括以下步骤：将所设计的微小飞行器具体零部件建模并且完成切片处理；将烘干的铝合金粉末添加到激光选区熔化设备中并导入切片完成的模型；选择合适的基板固定在成形缸平台上，对基板进行预热、对舱室进行洗气处理，通入惰性气体并打开通风；打印样件并从基板上分离。该工艺方法实现铝合金微小飞行器复杂零部件的快速高精度一次性整体成形。CN113732306ACN113732306A权利要求书1/2页1.一种激光选区熔化成形铝合金微小飞行器零件的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立模型：根据微小飞行器的具体零部件要求，用建模软件设计建立相应的三维模型，并保存成STL格式文件；步骤2、切片处理：将步骤1所得的模型文件按照铺粉层厚进行分层切片，并设置激光选区熔化成形的工艺参数；步骤3、材料准备：取原材料铝合金粉末并进行烘干处理；步骤4、成形准备：将步骤3烘干的铝合金粉末添加到激光选区熔化设备的料缸中，选择基板固定在可升降的成形缸平台上，对激光选区熔化设备舱室进行洗气并冲入惰性气体，同时打开加热系统和通风系统；步骤5、样件打印：使用光纤激光，通过振镜偏转激光束，扫描成形缸平台上铺过的混合粉末，然后料缸上升、成形缸下降，铺粉棍将粉料从料缸铺向成形缸，重复此动作，逐层堆积出样件的几何形状；步骤6、将步骤5所得的成形样件置于激光选区熔化设备成形缸内降至室温后取出，并从基板上分离。2.根据权利要求1所述的激光选区熔化成形铝合金微小飞行器零件的工艺方法，其特征在于，步骤1中的微小飞行器的具体零部件包括微型齿轮、微型支架。3.根据权利要求1所述的激光选区熔化成形铝合金微小飞行器零件的工艺方法，其特征在于，步骤2中激光选区熔化采用单层铺粉、两次激光扫描的方式。4.根据权利要求3所述的激光选区熔化成形铝合金微小飞行器零件的工艺方法，其特征在于，步骤2中激光选区熔化激光第一次扫描功率为180W~220W，扫描速度为1500mm/s~1800mm/s；激光第二次扫描功率为350W~400W，扫描速度为1700mm/s~2200mm/s；扫描间距为50μm~80μm，铺粉层厚为30μm~50μm，扫描策略为：扫描初始角度57°并以67°角偏转。5.根据权利要求3所述的激光选区熔化成形铝合金微小飞行器零件的工艺方法，其特征在于，步骤3中的铝合金粉末为AlSi10Mg粉末，粒度为15μm~53μm，其中D10为15μm~25μm，D50为30μm~45μm，D90为50μm~65μm。6.根据权利要求5所述的激光选区熔化成形铝合金微小飞行器零件的工艺方法，其特征在于，步骤3中的AlSi10Mg粉末各个组分质量百分比为：Mg：0.20%~0.45%、Ti：≤0.05%、Fe：≤0.55%、Pb：≤0.05%、Zn：≤0.10%、Ni：≤0.05%、Sn：≤0.05%、O：≤0.08%、N：≤0.05%、Cu：≤0.05%、Mn：≤0.45%、Si≤9.50%~10.50%、余量为Al。7.根据权利要求1所述的激光选区熔化成形铝合金微小飞行器零件的工艺方法，其特征在于，步骤3中烘干处理过程为：在40℃~80℃下烘干6h~8h。8.根据权利要求1所述的激光选区熔化成形铝合金微小飞行器零件的工艺方法，其特征在于，步骤4中选用的基板材料为AlSi10Mg，加热系统温度设置为80℃~130℃；激光选区熔化成形舱室中通入的惰性气体为氩气，激光选区熔化成形过程中舱室氧含量控制在500ppm以下，通风系统的通风频率为14Hz~16Hz。9.根据权利要求1所述的激光选区熔化成形铝合金微小飞行器零件的工艺方法，其特征在于，步骤6中样件与基板分离使用高速走丝电火花线切割机床进