[发明专利]一种选区激光熔化成型的方法

说明书

本发明属于选区激光熔化成型技术领域。为了解决采用现有选区激光熔化成型方法获得的成型件存在内部有气孔以及表面精度差的问题，本发明公开了一种选区激光熔化成型的方法。该方法具体包括以下步骤：步骤S1，进行铺粉操作；步骤S2，采用第一热源对粉末层进行扫描处理；步骤S3,采用第二热源对粉末固态层进行扫描处理；步骤S4，重复步骤S1至步骤S3，进行逐层的粉末铺设和扫描操作，直至完成零部件的制备；其中，第一热源的能量密度小于第二热源的能量密度。采用本发明的方法进行选区激光熔化成型操作，可以避免成型件内部出现气孔，提升表面精度，获得高质量的成型件。

技术领域

本发明属于选区激光熔化成型技术领域，具体涉及一种选区激光熔化成型的方法。

背景技术

选区激光熔化成型技术是一种以金属粉末为原材料的增材制造技术，通过分层制造、逐层累加的原理直接制造出三维零件，因此具备了制备复杂零部件而无需模具的优点。基于上述原理和优点，选区激光熔化成型技术在最近三十年得到了飞速的发展，已小规模应用在医疗、航空、汽车等领域。

然而，在选区激光熔化制造的实际操作过程中，经常出现成型件内部存在气孔、表面精度不佳等问题，由此也导致成型件的质量和力学性能不稳定，进而限制了该技术在航空、汽车等领域的广泛应用，同时也限制了该技术的进一步发展。

通过研究试验发现，在选区激光熔化过程中，微小熔池及粉末与激光会发生相互作用，其中当高能量密度的激光在与粉末颗粒发生作用时，会伴随着飞溅以及邻近粉末的剥蚀现象的出现，而这些现象所带来的缺陷在后续的成型过程中，通过层层累积就造成了最终成型件内部气孔的出现以及表面精度差的缺陷问题。

发明内容

为了解决采用现有选区激光熔化成型方法获得的成型件存在内部有气孔以及表面精度差的问题，本发明提出了一种全新的选区激光熔化成型的方法，以提高采用选区激光熔化成型技术制备成型件的质量。该方法具体包括以下步骤：

步骤S1，进行铺粉操作：借助铺粉设备完成对选区激光熔化粉末铺设操作，形成粉末层；

步骤S2，采用第一热源对粉末层进行扫描处理：借助第一热源对铺设的粉末层进行扫描，使粉末层形成烧结状态的粉末固态层；

步骤S3,采用第二热源对粉末固态层进行扫描处理：借助第二热源对形成烧结状态的粉末固态层进行扫描，使粉末层形成完全熔化状态；

步骤S4，重复步骤S1至步骤S3，进行逐层粉末铺设和扫描操作，直至完成整个零部件的制备；

其中，第一热源的能量密度小于第二热源的能量密度。

优选的，所述第一热源与所述第二热源为同一热源装置，首先将热源装置设定为第一热源参数并进行步骤S2中的扫描操作，然后将热源装置移回至步骤S2中扫描的初始位置并调整为第二热源参数再进行步骤S3中的扫描操作。

进一步优选的，采用同层一次性扫描处理，即利用第一热源完成同层零件截面区域粉末的全部扫描处理并形成粉末固态层后，再由第二热源对粉末固态层进行扫描处理。

进一步优选的，采用同层分区域扫描处理，即利用第一热源完成零件截面部分区域的粉末扫描处理并形成粉末固态层后，直接由第二热源对该区域的粉末固态层进行扫描处理。

优选的，所述第一热源与所述第二热源为两个不同的热源装置，在保持有效时间间隔下按先后顺序进行同路径扫描；其中，有效时间间隔指的是经第一热源扫描后粉末层形成烧结状态的粉末固态层所需时间。

优选的，所述第一热源选用电弧、电子束、等离子体或激光中的任意一种作为热源。

进一步优选的，所述第二热源选用激光作为热源。

优选的，所述第一热源选用电子束作为热源时，粉末的铺设和扫描操作环境为真空环境。