[发明专利]一种用于3D打印产品的钎焊接头的成形控制方法

说明书

本发明属于焊接方法的技术领域，公开了一种用于3D打印产品的钎焊接头的成形控制方法，其特征在于：在3D打印产品的待焊接处设置有一个呈三维沟槽结构的焊接连接面，将两个所述焊接连接面对接在一起，并在其连接处铺上带状钎料，然后采用钎焊方法将两个焊接连接面焊接在一起。通过在3D打印产品的待焊接处设计三维沟槽结构面，利用真空钎焊技术制备3D结构钎焊接头，三维结构接头不但能提高钎焊接头冶金结合面积，还能抑制接头残余应力，可以大幅度提高接头力学性能，为SLM技术在实现多功能、多个结构复杂构件的一体化设计制备提供一种有效的新技术途径。

技术领域

本发明属于焊接方法的技术领域，涉及一种用于3D打印产品的钎焊接头的成形控制方法。

背景技术

激光选区熔化(SLM)技术具有柔性高、无模具、周期短、不受零件结构和材料限制等一系列优点，在航天航空、汽车、电子、医疗、军工等领域得到了广泛应用，然而随着工业发展，对于结构件的设计变得越来越多功能化，越来越整体化，这必然导致结构的复杂，体积增大，材料的多元化。SLM技术虽然可以制备结构复杂构件，但是针对多个复杂构件一次性打印，目前还难以完成；其次，受大型设备价格昂贵限制，针对大体积构件还无法制备；另外对于多材料复合构件的制备，仍然无法完成，针对以上问题，急需一种可以针对3D打印产品的焊接方法完成。

发明内容

本发明提供了一种用于3D打印产品的钎焊接头的成形控制方法，通过在3D打印产品的待焊接处设计三维沟槽结构面，利用真空钎焊技术制备3D结构钎焊接头，三维结构接头不但能提高钎焊接头冶金结合面积，还能抑制接头残余应力，可以大幅度提高接头力学性能，为SLM技术在实现多功能、多个结构复杂构件的一体化设计制备提供一种有效的新技术途径。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于3D打印产品的钎焊接头的成形控制方法，在3D打印产品的待焊接处设置有一个呈三维沟槽结构的焊接连接面，将两个所述焊接连接面对接在一起，并在其连接处铺上带状钎料，然后采用钎焊方法将两个焊接连接面焊接在一起。

进一步，所述焊接连接面的横截面呈锯齿状、正弦状、矩形状或者梯形状曲线，其材料设置为钛基合金TC4、镍基合金In718或者不锈钢316L。

进一步，所述锯齿状、正弦状、矩形状或者梯形状曲线的波形槽峰值设置为0.4mm～1mm，波峰间距设置为0.5～2mm。

进一步，包括以下步骤：

步骤一、利用激光选区熔化SLM技术，打印三维沟槽结构的焊接连接面以及3D产品，然后用线切割机将打印出来的构件从基板上切下来，并去除构件表面的杂质，再清洗、烘干；

步骤二、将两个焊接连接面对接到一起，再在其连接处铺上片状钎料，采用夹具夹紧，放入高温真空钎焊炉中进行钎焊，其工艺参数为：200℃之前，升温速率20℃/min，在200℃保温40min，之后升温速率为10℃/min，在低于钎料熔点50℃处，保温20min，然后升温到钎焊温度，开展钎焊工艺实验，最后然后随炉冷却。

进一步，所述片状钎料的成分设置为钛Ti、锆Zr、铜Cu、镍Ni。

本发明有益的技术效果在于：

(1)采用激光选区熔化技术设计制备不同波形、不同尺寸的焊接连接面，进而采用钎焊方法制备出高可靠、高力学性能的三维结构钎焊接头，其钎焊接头力学性能明显提升，与平面钎焊接头相比，沿平行波形方向剪切，强度提高20％-50％左右，沿垂直方向剪切，强度提高30％-70％左右，其抗拉强度也提高了20％-40％左右。

(2)采用激光选区熔化技术制备三维结构钎焊连接面，相比与机加工得到三维结构钎焊面，可以节省机加工工序，同时可以节省加工成本、时间成本和材料成本。