[发明专利]一种低损伤缺陷高拉伸强度的3D熔丝打印件的制备方法

说明书

本发明属于金属3D熔丝打印技术领域，公开一种低损伤缺陷高拉伸强度的3D熔丝打印件的制备方法，包括以下步骤：对待加工对象进行三维建模，对三维模型进行分区及不同分区的打印路径；按照打印路径，采用电弧熔丝增材3D打印工艺进行相应的组合加工，进而获得低损伤缺陷高拉伸强度的3D熔丝打印件。本发明通过对于待加工对象建模后，根据待加工对象的结构特点，对其采用不同的打印路径进行打印，通过“川”、“弓”、“井”、“填充+边框”和“田”等路径的组合，能够满足不同结构、不同尺寸的材料的打印，进而突破了不同特性合金在3D熔丝打印中的技术瓶颈，解决了特种合金热熔‑冷却的晶体组织金相过渡难题。

技术领域

本发明涉及金属3D熔丝打印技术领域，尤其涉及一种低损伤缺陷高拉伸强度的3D熔丝打印件的制备方法。

背景技术

3D打印技术近些年逐步兴起，尤其在玻璃/塑料/尼龙等领域发展较为迅速，但金属领域特别是特种合金由于其本身的晶粒组织和力学性能影响，3D打印技术难以获得突破，难以实现高质量的金属制件。即使以现有的设备及工艺打印，也极易出现打印样件断裂/失控形变/局部热量不均导致的微裂纹/断面接口存在熔池真空等质量问题，这些问题影响了产品的推广应用和产业的良性发展。

为此，本发明提供一种低损伤缺陷高拉伸强度的3D熔丝打印件的制备方法。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种低损伤缺陷高拉伸强度的3D熔丝打印件的制备方法。

本发明的一种低损伤缺陷高拉伸强度的3D熔丝打印件的制备方法是通过以下技术方案实现的：

一种低损伤缺陷高拉伸强度的3D熔丝打印件的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，建模：对待加工对象进行三维建模，获得三维模型；

步骤2，分区及不同分区的打印路径：

对于结构规整且厚度≤10mm的待加工对象而言，由于其整体处于同一平面的特征，将其沿其长度方向上分割为处于同一平面的若干个相互平行的区域，并对每个区域进行切片获得对应的轮廓，然后沿待加工对象的长度方向，依次将各个轮廓填充完整，由此获得“川”型打印路径；

对于结构规整且厚度＞10mm的待加工对象而言，沿其高度方向上分割为不同水平面的若干个相互平行的区域，并对每个区域进行切片获得对应的内外轮廓，然后沿待加工对象的高度方向，依次将各个内轮廓和外轮廓填充完整，由此获得“填充+边框”型打印路径；

对于结构不规整的待加工对象而言，根据其纵向结构特征，将划分为若干个相互独立的区域，以便于分别对各个区域进行打印操作，由此获得“田”型打印路径；然后，按照每个区域高度方向上横截面的变化，分别将每个区域分割为若干层子区域，其中，由下至上打印过程中，奇数层的子区域采用横向打印，偶数层的子区域采用纵向打印，以通过相邻的两层子区域间采用不同的打印工艺增加打印体在不同方向上的抗拉各项同性，由此获得“井”型打印路径；

步骤3，按照步骤2的打印路径，采用电弧熔丝增材3D打印工艺进行相应的组合加工，进而获得所需的低损伤缺陷高拉伸强度的3D熔丝打印件。

进一步地，所述待加工对象采用的金属丝材为铝、钛、镁和钛合金中的任意一种。

进一步地，当采用钛合金为金属丝材原料进行3D熔丝打印时，其主要工艺参数为：

电流为150～250A，弧压为10～14V，电离氩气流速10～14L/min，速度1500～2500mm/min。

进一步地，步骤2中，对于结构规整且厚度10mm的待加工对象而言，采用“弓”字型路径或“川”字型路径将各个内轮廓填充完整。

进一步地，步骤2中，在沿待加工对象的高度方向填充各个内轮廓时，相邻的两个内轮廓的加工路径的打印方向互相垂直。