一种用于钛合金成型的激光选区熔化的增材制造方法及增材制造装置.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CN111957962A(43)申请公布日2020.11.20(21)申请号202010812608.X(22)申请日2020.08.13(71)申请人飞而康快速制造科技有限责任公司地址214005江苏省无锡市新区鸿山街道鸿山路99号(72)发明人汪承杰(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人巩克栋(51)Int.Cl.B22F3/105(2006.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y30/00(2015.01)权利要求书2页说明书14页附图1页(54)发明名称一种用于钛合金成型的激光选区熔化的增材制造方法及增材制造装置(57)摘要本发明提供了一种用于钛合金成型的激光选区熔化的增材制造方法及增材制造装置，所述的增材制造方法包括：(Ⅰ)成型舱内填满钛合金粉末，刮平钛合金粉末表面，激光束采用条带扫描的方式对零件模型的切片实体区域进行扫描熔化凝固，控制激光工艺参数；实体区域扫描融化凝固结束后，沿切片外轮廓线进行扫描熔化凝固，得到零件成型层；(Ⅱ)成型舱内的钛合金粉末下移20～40μm，补充钛合金粉末填满成型舱，激光再次熔化凝固钛合金粉末，逐层堆积直至形成完整的成型零件；(Ⅲ)在1×10‑1Pa以下的真空环境中，对增材后的成型零件加热至800～900℃，保温2～3h后随炉冷却取出。CN111957962ACN111957962A权利要求书1/2页1.一种用于钛合金成型的激光选区熔化的增材制造方法，其特征在于，所述的增材制造方法包括：(Ⅰ)成型舱内填满钛合金粉末，刮平钛合金粉末表面，激光束采用条带扫描的方式对零件模型的切片实体区域进行扫描熔化凝固，控制激光工艺参数包括：光斑直径为80～100μm，激光功率为240～300W，激光的扫描速度为900～1100mm/s，相邻激光线扫描间距为0.1～0.13mm；实体区域扫描融化凝固结束后，沿切片外轮廓线进行扫描熔化凝固，得到零件成型层；(Ⅱ)成型舱内的钛合金粉末下移20～40μm，补充钛合金粉末填满成型舱，激光再次熔化凝固钛合金粉末，逐层堆积直至形成完整的成型零件；(Ⅲ)在1×10-1Pa以下的真空环境中，对增材后的成型零件加热至800～900℃，保温2～3h后随炉冷却取出。2.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述的钛合金粉末为TA17钛合金；优选地，所述的钛合金粉末的霍尔流速≤50s；优选地，所述的钛合金粉末在成型舱内的松装密度≥2.2g/cm3；优选地，所述的钛合金粉末的球形率＞80％。3.根据权利要求1或2所述的增材制造方法，其特征在于，所述的钛合金粉末的粒径在15～53μm范围内呈正态分布；优选地，所述的钛合金粉末中粒径≤20μm的粉末颗粒数量占10％以下；优选地，所述的钛合金粉末中粒径≤30的粉末颗粒数量占50％以下；优选地，所述的钛合金粉末中粒径≥40的粉末颗粒数量占50％以下；优选地，所述的钛合金粉末中粒径＜60μm的粉末颗粒数量占90％以上。4.根据权利要求1-3任一项所述的增材制造方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述条带的宽度为5～8mm；优选地，相邻两条条带的间距为0mm；优选地，相邻两层零件成型层中，激光扫描的条带旋转60～70°；优选地，同一条带内的相邻两条激光扫描线的方向相反。5.根据权利要求1-4任一项所述的增材制造方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，对切片外轮廓进行熔化凝固成型的激光工艺参数包括光斑直径、激光功率、激光扫描速度和相邻扫描线间距；优选地，所述的光斑直径为80～100μm；优选地，所述的激光功率为130～160W；优选地，所述的激光的扫描速度为1300～1500mm/s；优选地，所述的切片外轮廓的轨迹线与零件的理论轮廓线的间距为0～0.03mm。6.根据权利要求1-5任一项所述的增材制造方法，其特征在于，所述的增材制造过程在惰性气氛下进行；优选地，所述的惰性气氛采用的惰性气体为氩气；优选地，所述的惰性气氛中氧含量控制在0.1％以下。7.根据权利要求1-6任一项所述的增材制造方法，其特征在于，所述的增材制造方法还2CN111957962A权利要求书2/2页包括：在步骤(Ⅰ)开始前，构建目标零件的三维模型并导入增材制造软件，具体包括如下步骤：构建目标零件的三维结构模型，在模型外表面添加辅助支撑结构，对模型进行二维切片分层，将模型切片分层文件导入增材制造软件中生成切片扫描路径。8.根据权利要求1-7任一项所述的增材制造方法，其特征在于，步骤(Ⅲ)中，所述的加热速率为7～8℃/min；优选地，所述的随炉冷却过程在惰性气氛下进行。9.一种用于钛合金成型的激光选区熔化的增材制造装置，其特征在于，所述的增材制造装置用于完成权利要求1-8任一项所述的