一种激光选区熔化与激光切割复合的增材制造方法.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CN109047762A(43)申请公布日2018.12.21(21)申请号201811007339.9(22)申请日2018.08.31(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人鲁金忠卢海飞罗开玉(51)Int.Cl.B22F3/105(2006.01)B22F3/24(2006.01)B33Y10/00(2015.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种激光选区熔化与激光切割复合的增材制造方法(57)摘要本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种激光选区熔化与激光切割复合的增材制造方法。方法包括以下步骤：1)采用碱性溶液清洗基板表面以去除油污，然后打磨去除基板表面的氧化膜并用丙酮擦拭干；2)首先发射加热模式的激光束对粉末床进行扫描预热，使粉末材料加热到微烧结温度，使之产生微烧结；3)接着发射选区熔化模式的激光束对预热好的粉末床进行扫描熔化，形成所需的工件截面层；4)最后发射激光切割模式的激光束对工件截面的内外轮廓进行一次或多次切割扫描，去除或切除轮廓上的粗糙边缘和熔接粉末，以获得精确平顺的零件截面内外轮廓；5)重复上述加热、选区熔化、切割过程，最终得到所需的三维实体工件。CN109047762ACN109047762A权利要求书1/1页1.一种激光选区熔化与激光切割复合的增材制造方法，其特征在于，具体步骤如下：1)采用碱性溶液清洗基板表面以去除油污，然后打磨去除基板表面的氧化膜并用丙酮擦拭干；2)首先发射加热模式的激光束对粉末床进行扫描预热，使粉末材料加热到微烧结温度，使之产生微烧结；3)接着发射选区熔化模式的激光束对预热好的粉末床进行扫描熔化，形成所需的工件截面层；4)最后发射激光切割模式的激光束对工件截面的内外轮廓进行一次或多次切割扫描，去除或切除轮廓上的粗糙边缘和熔接粉末，以获得精确平顺的零件截面内外轮廓；5)重复上述加热、选区熔化、切割过程，最终得到所需的三维实体工件。2.如权利要求1中所述的一种激光选区熔化与激光切割复合的增材制造方法，其特征在于：所述粉末材料为金属粉末、无机盐类粉末或硅酸盐类粉末。3.如权利要求1中所述的一种激光选区熔化与激光切割复合的增材制造方法，其特征在于：发射处于加热模式的激光束对所述粉末床进行扫描预热，使粉末材料加热到微烧结温度，使之产生微烧结，其中金属粉末Ts＝(0.3～0.4)Tm，无机盐类Ts＝0.57Tm，硅酸盐类Ts＝(0.8～0.9)Tm，Ts为粉末的微烧结温度，Tm为粉末的熔点温度。4.如权利要求1中所述的一种激光选区熔化与激光切割复合的增材制造方法，其特征在于：在所述加热模式下，发射的连续激光束聚焦在成形平面的上方5～10μm或下方5～10μm，激光功率10～100W，扫描速度0.01～10m/s，且两次相邻的扫描路径之间不重叠，扫描间距11～30μm。5.如权利要求1中所述的一种激光选区熔化与激光切割复合的增材制造方法，其特征在于：在所述选区熔化模式下，发射的脉冲激光束聚焦在成形平面上，激光功率200～1000W，光斑直径10～100μm，激光波长为1.06～1.10μm，铺粉层厚为0.01～0.1mm，扫描速度0.01～10m/s，且两次相邻的扫描路径之间不重叠，扫描间距11～30μm。6.如权利要求1中所述的一种激光选区熔化与激光切割复合的增材制造方法，其特征在于：在所述切割模式下，发射的连续激光束聚焦在工件截面平面上，激光功率100～4000W，切割速度0.01～10m/s，且两次相邻的扫描路径完全重叠或扫描间距小于8μm。7.如权利要求1中所述的一种激光选区熔化与激光切割复合的增材制造方法，其特征在于：对于当前成形层的下面是零件实体且当前成形层需要与之熔合的区域时，熔化深度超过当前成形层的厚度；对于当前成形层的下面是粉末床或切割出的轮廓边缘的区域时，熔化深度小于等于当前成形层的厚度。2CN109047762A说明书1/3页一种激光选区熔化与激光切割复合的增材制造方法技术领域[0001]本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种激光选区熔化与激光切割复合的增材制造方法。背景技术[0002]高精度柔性制造是制造业追求的目标，为此，增材制造(或称3D打印)技术的研究和产业发展成为当今的一个热点。选区激光熔化(Selectivelasermelting,SLM)技术是一种近几年出现的最新的快速成形技术，应用分层制造进行增材制造，通过粉末将CAD模型转换为实物零件。其采用激光快速熔化选区金属粉末与快速冷却凝固技术，可以获得非平衡态过饱和固溶体及均匀细小的金相组织，并且成形材料范围广泛，制造过程不受金属零件复杂结构的限制，无需任何工装模具，工艺简