[发明专利]一种原位生成辅助支撑结构的方法

说明书

本发明属于激光增材制造技术领域，具体涉及一种原位生成辅助支撑结构的方法。本发明技术方案采用分区扫描的方式对产品和辅助支撑进行加工，产品部分采用正常的大功率密度参数进行加工；对辅助支撑采用渐增式工艺参数：采用小功率密度进行“打底”，使第一层粉末间形成一种弱结合，作为后续几层的“基材”，后续几层逐步增加功率密度，直至达到正常功率密度。由于本发明技术方案突破了辅助支撑只能从基材“生长”，实现了原位生成辅助支撑，因此可以减小粉末原材料的浪费，同时也减少激光加工时间，提高产品成形效率。

技术领域

本发明属于激光增材制造技术领域，具体涉及一种原位生成辅助支撑结构的方法。

背景技术

激光选区熔化成形(Selective Laser Melting，简称SLM)技术属于激光增材制造领域，采用高能激光熔化处于松散状态的粉末薄层，通过逐层铺粉、逐层熔凝堆积的方式，成形出高致密度的三维零件。该技术理论上可以成形任意复杂形状的产品，但是由于粉末层处于松散状态，当成形倾角比较大的悬臂结构时，松散的粉末层下面如果没有足够的实体支撑，在激光作用下容易塌陷，影响成形过程的稳定性。

为了解决上述问题，现有的技术方案一般是通过采用添加辅助支撑结构的方式对悬臂部位进行加稳，辅助支撑一般需要从基板上成形，成形结束后再通过后续工序将辅助支撑去除。辅助支撑结构的添加，不仅浪费原材料，也降低了产品成形效率。

因此，亟需研制一种新型的原位生成辅助支撑结构的方法，从而在提高成形效率的同时节约原材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种原位生成辅助支撑结构的方法，以提高成形效率，为局部特征结构的成形提供新途径。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种原位生成辅助支撑结构的方法，适用于激光选区熔化成形技术，采用高能激光熔化处于松散状态的粉层，通过逐层铺粉、逐层熔凝堆积的方式，成形出高致密度的三维零件，当成形大倾角的悬臂结构时，采用添加辅助支撑结构的方式对悬臂结构进行加稳；包括以下步骤：

(1)确定辅助支撑设计原则

(1.1)根据产品结构特点，设计辅助支撑结构，保证辅助支撑结构与产品搭接，辅助支撑截面与产品截面在搭接处形成重叠，重叠宽度为0.5～1mm；

(1.2)辅助支撑结构为20～25层的粉层，每层粉层的厚度为30～50μm；

(2)采用分区扫描的方式对产品和辅助支撑进行加工

(2.1)产品采用系统正常设定的大功率密度工艺参数进行加工；

(2.2)原位生成的辅助支撑采用渐增式工艺，先采用小功率密度的参数加工第一层，后续几层逐步增加功率密度，直至达到与步骤(2.1)中系统正常设定的大功率密度工艺参数；

(3)成形结束后，通过后续加工将辅助支撑去除，得到最终产品。

进一步的，一种原位生成辅助支撑结构的方法，其特征在于：步骤(2)中：

(2.1)产品采用的大功率密度工艺参数是：激光功率320～360W，扫描速度1400～1600mm/s，光斑直径：0.6～1.0mm；

(2.2)原位生成的辅助支撑采用渐增式工艺中的工艺参数是：

①第1层参数：激光功率160～200W，扫描速度2200～2400mm/s，光斑直径：0.6～1.0mm；

②第2层参数：激光功率200～240W，扫描速度2000～2200mm/s，光斑直径：0.6～1.0mm；

③第3层参数：激光功率240～280W，扫描速度1800～2000mm/s，光斑直径：0.6～1.0mm；