[发明专利]一种方孔管道铝合金零件的增材制造方法

说明书

本发明公开了一种方孔管道铝合金零件的增材制造方法，首先对方孔管道铝合金零件建模和分层切片，然后将原材料装入3D打印设备中熔化，打印、成形，最终得到方孔管道铝合金零件。本发明将水平面打印转化为斜面打印，在满足零件方孔管道内壁精度的同时实现了方孔管道铝合金零件的增材制造；通过简单扫描和棋盘扫描的方式使得制造的方孔管道铝合金零件表面均匀致密，避免了机械加工的表面缺陷；简化了制造工序，缩短了制造周期，实现对零件的一次性整体成型，极大的提高了生产效率。

技术领域

本发明属于零件制造技术领域，具体涉及一种方孔管道铝合金零件的增材制造方法。

背景技术

铝合金在进行增材制造即激光3D打印过程中容易产生气孔、气隙，并且在零件的边缘结合处容易产生裂纹。同时铝合金对激光有强烈的反射效应，这是由于固态情况下铝合金内部自由电子密度很高，易与光束中的光子作用而将能量反射掉。并且，铝合金有很强的热导率，导致铝合金对激光的吸收率很低。制造方孔管道铝合金零件因为零件长孔的内部不能添加支撑，一是因为支撑去除难度大，二是支撑去除后无法对零件方孔管道的内壁进行打磨，影响零件方孔管道内壁的精度，当没有支撑的情况下在打印方孔管道时，水平方向上不能连续打印出宽度较大的水平面，方孔管道铝合金零件难以实现增材制造。

现有的铝合金方孔管道加工工艺是：先通过铸造或机械加工的办法将零件整体生产出来，但此时零件内部的方孔管道还未考虑在内。之后将零件沿方孔管道中间部分切割开，利用机械加工的办法将方孔管道加工出来后再用焊接的方法将零件两部分结合，从而制造出所需要的零件。这种方法工序繁杂，在铸造的过程中因为铝合金自身特点，容易出现较多的氧化物和缩松缩孔，铝合金中的氧化物在高温下与空气反应产生氢，温度降低后过饱和氢析出，会在零件内部出现闭孔，严重影响零件的力学性能。并且铸造过程中能耗高，生产周期长，且需要模具的制造。在对零件进行切割加工方孔管道的过程中切割位置容易产生误差，机械加工后在将两部分零件焊接为一体时，也会在焊缝区域产生晶粒粗大的热影响区，导致局部的力学性能降低，使得零件本身综合力学性能变差。

发明内容

本发明的目的是提供一种方孔管道铝合金零件的增材制造方法，通过3D打印实现了高精度的方孔管道铝合金零件的制造。

本发明所采用的技术方案是，一种方孔管道铝合金零件的增材制造方法，包括以下步骤：

步骤1)准备铝合金打印基板，打印前将铝合金打印基板用砂纸进行打磨，去除掉铝合金打印基板表面的氧化物；

步骤2)创建带有方孔管道的铝合金零件的三维模型，并对方孔管道铝合金零件三维模型进行添加网状支撑与分层切片处理，得到方孔管道铝合金零件的切片模型，并将切片模型导入3D打印成型设备；

步骤3)将原材料AlSi10Mg铝镁合金粉末装入3D打印成型设备中，并在3D打印成型设备的密封舱中通入高纯氩气作为保护气；

步骤4)3D打印成型设备根据方孔管道铝合金零件的切片模型规划扫描路径，用激光控制熔化原材料，设置沿零件最长的方孔管道轴向的旋转角度和沿垂直于零件最长的方孔管道轴向方向的旋转角度，通过与扫描路径对应的扫描方式逐层打印，直接成形具有特定几何形状的初级方孔管道铝合金零件；

步骤5)完成打印后，对初级方孔管道铝合金零件进行热处理，最终得到均匀致密的方孔管道铝合金零件。

本发明的特点还在于，

步骤2)具体按照以下步骤实施：

步骤2.1)通过三维软件创建带有方孔管道的铝合金零件的三维模型，将创建好的三维模型文件以STL格式导出，得到方孔管道铝合金零件的STL文件；

步骤2.2)将方孔管道铝合金零件的STL文件放入切片软件中添加网状支撑并进行分层切片处理，得到方孔管道铝合金零件的切片模型。