[发明专利]大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法，包括如下步骤：三维数模的建立和分切、第一数模零件的制造和第二数模零件的制造、第一数模零件和第二数模零件结合体的热处理等。本发明提供的一种大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法，将激光选区熔化成形技术和激光熔覆技术有效结合起来，用以制造传统难以制造的大尺寸复杂结构金属零件，解决许多难以制造的大尺寸复杂结构的零件，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法，属于增材制造技术领域。

背景技术

增材制造技术是基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动，采用材料逐层累加的方法制造实体零件的快速成形技术。该成形方法最大优势是无需传统的刀具即可成形、降低工序、缩短产品制造周期，尤其适于低成本小批量产品制造，而且越是结构复杂、原材料附加值高的产品，其快速高效成形的优势越显著，在航空航天、生物医学、能源化工、微纳制造等领域具有广阔应用前景。

增材制造技术无需模具，可直接低成本一体化制造复杂构件，并有望基于增材制造技术在构型能力上的优势，进一步优化现飞行器零部件结构，提高结构效率，实现高性能。由于简化或省略了传统制造中的工艺准备、模具设计等环节，产品数字化设计、制造、分析高度一体化，能够显著缩短研发周期和研发成本。

金属增材制造技术按热源类型可分为三类：激光、电子束和电弧。目前，应用最为广泛的技术是激光增材制造，其主要包括激光选区熔化成形技术和激光熔覆技术，其中激光选区熔化成形技术适合制造小尺寸精密零件，激光熔覆技术适合制造大尺寸零件，现皆已应用于航空航天等高精尖技术领域部分零部件。

但随着新型飞行器低成本、高可靠性要求的不断提升，零部件逐渐向大型化、结构复杂化发展，传统方法无法制造该类零件，而现有单一激光增材制造技术难以满足制造要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法，用以制造传统难以制造的大尺寸复杂结构金属零件，使其能满足设计要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法，其包括如下步骤：

S1：构建大尺寸复杂结构零件的三维数模；

S2：将所述三维数模进行修复后，切分成适合激光选区熔化成形技术制造精密复杂结构的第一数模和适合激光熔覆技术制造大尺寸结构的第二数模；

S3：对所述第一数模进行悬臂分析、摆放角度分析以及添加支撑分析，并在所述第一数模和第二数模的接口端面添加余量；

S4：对步骤S3中的三维数模进行切片，转化成二维切片信息，并将所述二维切片信息生成加工程序文件，导入激光选区熔化成形设备中；

S5：设定所述激光选区熔化成形设备的成形工艺参数，并将成形基板进行毛化后装配到激光选区熔化成形设备中，并装配刮刀；

S6：向激光选区熔化成形设备的料缸添加金属粉末，并调整激光选区熔化成形设备的成形舱中的氧气含量，启动激光选区熔化成形设备和激光熔覆设备，分别依次制备第一数模零件和第二数模零件，形成第一数模零件和第二数模零件的结合体；

S7：将所述第一数模零件和第二数模零件的结合体冷却后进行热处理，对第一数模零件进行去除基板线切割，对第二数模零件以及整体大尺寸零件的外形尺寸进行数控加工，得到大尺寸复杂结构金属零件的增材。

作为优选方案，步骤S3中所述的余量具体为沿第一数模端面水平方向单边添加0.5～1.0mm余量，沿第一数模端面垂直方向添加1.0～1.5mm余量。