[发明专利]一种曲面薄壳层结构金属增材制备方法

摘要

本发明涉及一种曲面薄壳层结构金属增材制备方法，包括1)根据曲面薄壳层结构的曲面参数方程，进行曲面集合特征分析得到激光扫描路径，确定分区移动扫描方式；2)根据曲面薄壳层结构的类型，确定在曲面薄壳层上预置临时加强筋；3)进行激光选区熔化或者激光熔覆，得到曲面薄壳成形件；4)对曲面薄壳成形件进行热处理或者精机加处理。该制备方法具有方法工序相对简单、作业效率有效提高，成形件的变形量能够满足使用、设计需要，耐腐蚀性和抗疲劳性能大大提高，使用寿命能够延长，降低了制造成本等特点。

主权项

一种曲面薄壳层结构金属增材制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：1）根据曲面薄壳层结构的曲面参数方程，进行曲面集合特征分析，得到激光选区熔化或激光熔覆时的扫描路径，确定移动扫描方式为分区移动扫描方式，在逐层增材制造成形过程中，控制激光器的工艺参数对曲面层边界轮廓线和各分区内进行扫描，各分区的形状为方形或者圆形，扫描方式为跳跃式或者连续式，其中跳跃式的扫描方式适用于在此层整个区域内间断地选取较远的分区进行扫描；连续式的扫描方式适用于在此层整个区域内依次地进行扫描；2）根据曲面薄壳层结构的类型，在进行激光选区熔化或者激光熔覆时，在曲面薄壳层上预置临时加强筋，通过预置临时加强筋，使得在进行逐层成形时，此曲面薄壳层以及此前诸层具有足够的强度，并且在完成此成形件的加工之后，易于去除，该加强筋的参数包括加强筋的种类，该种类包括圆柱形、长方体；加强筋的参数还包括加强筋的密度、加强筋的尺寸、加强筋与薄壳层搭接点的大小，其中，加强筋的宽度由成形件的薄壳层结构特点确定，为薄壳层厚度的5‑10倍；加强筋的厚度为薄壳层厚度的1/2‑1/5；加强筋与薄壳层搭接点的厚度为薄壳层厚度的1/3‑1/5；3）在进行激光选区熔化或者激光熔覆时，应采用如下的工艺步骤：a.首先进行成形件轮廓线的扫描；甲：对于激光选区熔化，激光器的参数为：功率200‑500W，打印速率为0.05‑0.1m/min，光斑直径为3‑8mm，搭接率为10%‑20%；打印过程中，惰性保护气体的气压为0.1‑0.5MPa；乙：对于激光熔覆，激光器的参数为：功率2000‑10000W，打印速率为50‑200mm/min，光斑直径为10‑15mm，搭接率为10%‑20%；打印过程中，惰性保护气体的气压为0.1‑0.5MPa；b. 再控制激光器的参数对预设网格线中的区域进行移动分区扫描，使得成形件的其它实体部分的粉末颗粒熔化，c.最后控制激光器的参数对预置加强筋进行扫描，使得预置加强筋的粉末颗粒熔化，甲：对于激光选区熔化，打印速率为0.10‑0.30m/min；乙：对于激光熔覆，打印速率为100‑500mm/min；4）完成上述步骤后，得到曲面薄壳成形件；对曲面薄壳成形件去除预置加强筋，然后进行成形件的热处理和/或精机加处理，其中，热处理时包括去应力退火处理或者完全退火处理或正火处理，其中，进行去应力退火处理时的处理温度为500‑650℃，处理时间为2‑3h；热处理还包括采用局部热处理，其使得成形件的关键部位获得所需的机械性能。