一种双高能束金属增材制造方法.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CN108115137A(43)申请公布日2018.06.05(21)申请号201810123953.5(22)申请日2018.02.07(71)申请人上海工程技术大学地址201620上海市松江区龙腾路333号(72)发明人何博兰亮陆敏李九霄潘宇飞(74)专利代理机构上海海颂知识产权代理事务所(普通合伙)31258代理人何葆芳马云(51)Int.Cl.B22F3/105(2006.01)B33Y30/00(2015.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种双高能束金属增材制造方法(57)摘要本发明公开了一种双高能束金属增材制造方法，包括如下步骤：a)确定成形构件三维实体模型及建模；b)成形件的增材制造：将步骤a)中的数模进行切片分层处理，获得各层截面的二维轮廓信息并生成加工路径；将上述信息导入增材制造设备的控制系统，以金属粉末为原料，按照预定的加工路径，进行双高能束的增材制造。本发明制备出的成形零件避免了孔隙、未熔合、裂纹等内部缺陷，成形件与原始设计之间的系统误差小，成形件的尺寸精度较高、残余应力小、表面粗糙度低，成形零件综合质量高，相对于现有技术，具有显著性进步和工业化应用价值。CN108115137ACN108115137A权利要求书1/1页1.一种双高能束金属增材制造方法，其特征在于，包括如下步骤：a)确定成形构件三维实体模型及建模：本发明成形件的数模类型为双高束成形的数模类型，其定义为：第一束高能束由连续激光器或电子枪产生，第二束高能束由脉冲激光器产生，且第一束高能束和第二束高能束具有相同的运行轨迹，间隔20～50ms的时间；然后在增材制造设备的控制系统中利用CAD三维软件建立成形件的三维数模；b)成形件的增材制造：将步骤a)中的数模进行切片分层处理，获得各层截面的二维轮廓信息并生成加工路径；将上述信息导入增材制造设备的控制系统，以金属粉末为原料，按照预定的加工路径，先通过第一束高能束的增材制造成形，获得第一成形片层，随后通过第二束高能束对第一成形片层进行激光表面及其轮廓处理，然后通过第一束高能束在第一成形片层的表面进行增材制造成形，获得第二成形片层，随后再通过第二束高能束对第二成形片层进行激光表面及其轮廓处理，如此循环，逐层堆积，直至得到所需的成形零件。2.根据权利要求1所述的双高能束金属增材制造方法，其特征在于：步骤b)中，第一束高能束由连续激光器产生时，连续激光器的功率为100～1000W，光斑直径为50～200μm，扫描速度为50～2000mm/s。3.根据权利要求2所述的双高能束金属增材制造方法，其特征在于：所述的连续激光器为二氧化碳激光器或光纤激光器。4.根据权利要求1所述的双高能束金属增材制造方法，其特征在于：步骤b)中，第一束高能束由电子枪产生时，电子枪的电子束流为10～50mA，扫描速度为50～2000mm/s，电子束光斑直径为为50～200μm。5.根据权利要求1所述的双高能束金属增材制造方法，其特征在于：步骤b)中，第二束高能束由高频短脉冲激光器产生。6.根据权利要求1所述的双高能束金属增材制造方法，其特征在于：步骤b)中，所述的金属粉末选自钛合金粉末、镍基合金粉末、钴基合金粉末、不锈钢粉末、铝合金粉末、钛基复合材料粉末中的至少一种。7.根据权利要求1所述的双高能束金属增材制造方法，其特征在于：增材制造设备选自SLM增材制造设备、EBM增材制造设备、LENS增材制造设备中的任意一种。2CN108115137A说明书1/4页一种双高能束金属增材制造方法技术领域[0001]本发明涉及一种金属增材制造方法，具体说，是涉及一种双高能束金属增材制造方法，属于金属增材制造技术领域。背景技术[0002]增材制造技术是基于材料离散-逐渐累加的方法制造实体零件的技术，通常以金属粉末或丝材为原料，通过CAD模型预分层处理，采用高功率能量束熔化、堆积和生长，直接从CAD模型一步完成高性能构件的近净成形。增材制造与传统基于铸造-锻压-焊接-热处理-切削加工的减材制造工艺在制备机理和材料的缺陷形成机理方面有着较大的差异。相比于传统的减材和等材制造加工方法，增材制造技术明显简化了零件加工工艺流程，在缩短设计周期和降低成本方面显示出极大的优势。[0003]目前以激光束、电子束为能源的高能束增材制造技术是该技术领域的重要发展方向，该类技术具有快速成型、加工精度较高等优点，在高温合金成形和精密部件制造等领域应用广泛。同时，增材制造技术也为航空航天用高温合金、钛合金关键部件的制造提供了新途径与新思路，但是，增材制造技术成形件目前仍存在孔隙、未熔合、裂纹等内部缺陷。此外，增材制造过程是一个“逐点扫描－逐线搭接－逐层堆积”的过程，无论构件多么复杂