[发明专利]用于激光选区熔化金属增材制造的假烧结方法

说明书

本发明涉及一种用于激光选区熔化金属增材制造的假烧结方法，当零件满足一定前提条件时，可以牺牲零件下表面质量，来实现需要添加支撑而不添加支撑的目的，从而降低粉末消耗量，避免零件内部出现无法去除的支撑。包括以下步骤：a.确定零件模型的摆放形式与位置；b.添加零件模型的支撑；c.根据增材制造所采用的设备的类型，对零件模型的支撑进行相应的处理；d.根据材料的种类以及铺粉的厚度，设计用于假烧结的参数；e.利用步骤d所生成的参数进行假烧结。

技术领域

本发明涉及增材制造领域，具体地涉及一种用于激光选区熔化金属增材制造的假烧结方法。

背景技术

与激光选区熔化金属增材制造相比，电子束选区熔化金属增材制造有一个特性，即可以将粉床预热到很高温度，粉末会发生结块，然后电子束进行选区熔化成形。由于预热温度高，正在增材制造的零件内部温度梯度相对较小，相应地热应力也就小；并且由于粉末结块，对零件可以起到支撑和导热的作用，因此电子束选区金属增材制造模型处理时，零件中基本不需要添加支撑或只需要添加少量支撑，就可以进行增材制造。而激光选区熔化金属增材时，预热温度相对较低，金属粉末不会结块，同时零件内的温度梯度较大，热应力也就较大，因此零件悬臂梁结构、斜面结构和孔结构等存在下表面的位置超过某一门槛值时，必须添加支撑来传导热量、承载重量以及抵抗热应力变形，才能制造成形。

图1示意了几种需要添加支撑的零件的结构图。如图1所示，当零件模型的摆放位置确定后，在基板102上的零件101中的悬臂梁结构103、斜面结构104和孔结构105等存在下表面的位置超过某一门槛时，就需要添加支撑，来传导制造过程中产生的热量、承载零件的重量以及抵抗零件的热应力变形。但是，添加支撑会使增材制造过程的粉末消耗量增加，并且有些情况下，例如狭小空间或封闭空间内添加的支撑在零件制造出来后很难去除甚至无法去除。如果支撑去除不掉，就会影响零件的使用性能，甚至导致零件无法使用而报废。

针对上述问题，通常的解决方案是修改零件模型，以便于支撑去除或修改到无需添加支撑的形式。但是修改零件模型牵扯的方面太多，需要考虑零件的强度设计、可靠性、配合关系以及使用性能等是否仍然满足要求，对模型的设计人员来说工作量较大。因此，在不考虑修改零件模型的情况下，就需要其他的解决方案。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种改进型的烧结方案，即一种用于激光选区熔化金属增材制造的假烧结方法，当零件满足一定前提条件时，可以牺牲零件下表面质量，来实现需要添加支撑而不添加支撑的目的，从而降低粉末消耗量，避免零件内部出现无法去除的支撑。

本发明提供一种用于激光选区熔化金属增材制造的假烧结方法，包括以下步骤：a.确定零件模型的摆放形式与位置；b.添加零件模型的支撑；c.根据增材制造所采用的设备的类型，对零件模型的支撑进行相应的处理；d.根据材料的种类以及铺粉的厚度，设计用于假烧结的参数；e.利用步骤d所生成的参数进行假烧结。

根据本发明的用于激光选区熔化金属增材制造的假烧结方法，当增材制造所采用的设备为具有下表面烧结参数的设备时，删除符合预定条件的相应位置的支撑；当增材制造所采用的设备为不具有下表面烧结参数的设备时，删除符合预定条件的相应位置的支撑，并且，在相应位置创建与支撑生成面相同形状并具有一定厚度的薄片，并与零件模型有一定的重叠量。

根据本发明的用于激光选区熔化金属增材制造的假烧结方法，符合预定条件的相应位置是热应力小、支撑的主要作用为传递热量和承载重力的位置。

所述预定条件的区域的零件本身的强度和刚度足以抵抗该区域零件的热应力变形，而支撑结构只起到导热和承载重量的作用时，适用于本发明的假烧结方法。

根据本发明的用于激光选区熔化金属增材制造的假烧结方法，薄片的厚度为0.2mm～0.5mm，重叠量为0.1mm～0.3mm。