本发明专利技术涉及一种制造零件的方法，所述方法包括如下步骤：a)形成粉末颗粒形式的材料(60)；b)在高能束(95)的协助下将第一数量的所述粉末加热到高于它的熔化温度TF的温度，并且在支撑件(80)的表面形成包括所述支撑件(80)的一部分和已熔化粉末的第一池；c)同样加热第二数量的所述粉末，并且在所述支撑件(80)的表面形成包括已熔化粉末、位于所述第一池下游的第二池；d)重复步骤c)直至在所述支撑件(80)上形成所述零件的第一层(10)；e)同样加热第n数量的所述粉末，并且形成包括已熔化粉末、在所述第一层(10)的一部分之上的第n池；f)同样加热第n+1数量的所述粉末，并且形成包括已熔化粉末、位于所述第n池下游的第n+1池；g)重复步骤f)以在所述第一层(10)之上形成所述零件的第二层(20)；以及h)重复步骤e)至g)形成位于已经形成的粉末层之上的每个粉末层，直至所述零件基本具有其最终形状。至少当形成每个所述池(102)时，辅助加热被用于将位于邻近所述池(102)的区内的材料加热至低于所述熔化温度TF的温度，该区包括从位于所述池(102)的上游的上游区域(101)和位于所述池(102)的下游的下游区域(103)中选择至少一个的区域。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过利用高能束(激光束、电子束……)熔化粉末来制造零件的领域。
技术介绍
本专利技术更具体地涉及一种包括如下步骤的方法:a)提供粉末颗粒形式的材料；b)在高能束的协助下将第一数量的粉末加热到高于粉末的熔化温度Tf的温度，并且在支撑件的表面形成包括支撑件的一部分和已熔化粉末的第一池；c)在高能束的协助下将第二数量的粉末加热到高于它的熔化温度Tf的温度，并且在支撑件的表面形成包括支撑件的一部分和已熔化粉末、位于第一池下游的第二池；d)重复步骤c)直至在支撑件上形成零件的第一层；e)在高能束的协助下将第η数量的粉末加热到高于它的熔化温度Tf的温度，并且形成部分地包括已熔化粉末、在第一层的一部分之上的第η池；f)在高能束的协助下将第n+1数量的粉末加热到高于它的熔化温度Tf的温度，并且形成部分地包括已熔化粉末、在所述第一层的一部分之上、位于所述第η池下游的第n+1池；g)重复步骤f)以在第一层之上形成零件的第二层；以及h)重复步骤e)至g)形成位于已经形成的层之上的每层，直至零件基本具有其最终形状。在上面的方法中，需要η-1数量的粉末形成第一层。现有已知的方法能够获得具有复杂三维(3D)形状的机械零件。这些方法一层一层地形成零件直至已重构出零件的期望形状。有利地，零件可以直接从计算机辅助设计和制造(CADM)文件使用计算机控制机器来重构，该计算机辅助设计和制造文件从处理3D计算机辅助设计(CAD)图形文件的数据推导出来，该机器以一层在另一层之上的方式形成被熔化并随后固化的材料的连续层，每层由具有CADM文件定义的尺寸和形状的并列的平边构成。举例来说，构成粉末颗粒可以为金属的、金属间化合的、陶瓷的或聚合物的。在本申请中，当粉末为金属合金，对于给定的合金成分，熔化温度Tf介于液相线温度和固相线温度之间。建造支撑物可以为某些其它零件的一部分，在其上期望增加附加的功能。它的成分可以不同于喷射的粉末颗粒的成分，并且由此可以具有不同的熔化温度。这些方法具体地包括激光喷射(project1n by laser)或直接“直接金属沉积，，(direct metal deposit1n，DMD)、“选择性层恪化”(selective layer melting，SLM)和“电子束恪化”(electron beam melting，EBM)。下面简要概括DMD和SLM方法的特点和操作。下面参考图1解释DMD方法的操作。在局部保护下或在规定的高压或低压的惰性气体的外壳中，通过喷嘴190将粉末颗粒喷射到在支撑件80上的材料上，形成材料的第一层10。与喷射粉末颗粒60同时地，喷嘴190发射来自发生器90的激光束。喷嘴190的第一孔口 191同轴地围绕第二孔口 192，通过第一孔口粉末被喷射到支撑件80上，通过第二孔口激光束95被发射，这样粉末被喷射到激光束95中。粉末形成颗粒的圆锥体，圆锥体是中空的，并且具有特定厚度，并且激光束是圆锥形的。激光束95通过熔化暴露于激光束的支撑件80的区域，在支撑件80上形成池102。粉末供应给池102，粉末以熔化状态进入池，粉末在到达池之前在激光束中在它的路径上被熔化。作为一种选择，并且举例来说，喷嘴190可以以这样一种方式控制和/或定位，使得粉末没有在激光束95中经历足够的时间以使所有粉末被完全熔化，并且它到达池102后熔化，该池是通过熔化支撑件80的暴露于激光束95的区域预先形成在支撑件80的表面上的。粉末也能够根本不被激光束95熔化，或者能够仅部分被熔化，原因是一些或所有构成粉末颗粒的尺寸对它们来说太大而不能熔化。当激光束95 (或支撑件80)向下游移动时，池102被保持并且渐渐固化以在支撑件80上形成固化材料105的平边。该过程继续进行以在支撑件80上形成另一个固化的平边，该另外的平边与例如第一平边并列。这样，通过在平行于工作平面的平面内移动喷嘴190或支撑件80，材料的第一层10沉积在支撑件80上，该层通过固化符合CADM文件定义的形状的一件式的第一元件15形成。工作平面P被定义为包含在其上建造和/或形成层的表面的平面。此后，使喷嘴190和激光束95 —起执行第二遍扫掠，以便以相似的方式在第一元件15的顶面形成材料的第二层20。该第二层20形成第二固结元件25，并且这两个元件15和25 —起形成一件式的块。在建造第二层20期间形成在第一元件15上的池102通常包括被暴露于激光束95而已被熔化的第一元件15的至少一部分以及供应给该池102的粉末颗粒。参考由垂直于支撑件的表面Stl的竖直轴线Ztl和支撑件的表面构成的参考坐标系。支撑件的该表面Stl为高度为零的平面。包含在支撑件内或在表面S ^以下(并且垂直于竖直轴线Ztl)的平面平面具有负高度，并且在支撑件的表面Stl以上(并且垂直于竖直轴线Ztl)的平面具有正高度。如果给定平面具有大于另一平面的高度的正高度，那么给定平面在该平面之上。在该参考坐标系中，第二层20位于在第一层10的平面之上的平面内。通常来说对于层，工作平面P并不必须平行于表面因此定义为垂直于工作平面P的轴线Z也不必须平行于轴线Zp通常，较高层的工作平面无需平行于先前的较低层的工作平面，其中较高层的轴线Z相对于较低层的工作平面的轴线Z成非零度角，并且沿后者的轴线Z测量的在较低层的每个点之上的距离△ Z为平均值。这种一层一层地制备零件的过程然后通过在已经形成的组件上增加附加的层继续进行。支撑件80的移动或喷嘴190和激光束95的一起的扫掠使每层获得独立于相邻层的形状的形状。当形成零件的较高层时零件的较低层被退火并逐渐地被冷却。下面参考图2解释SLM方法的操作。粉末由设置在供应仓70内的颗粒60组成，供应仓具有高度可调节的底部。例如在辊子30 (或任何其它沉积装置)的协助下，材料的粉末的第一层10被沉积在建造支撑件80上，其中粉末从供应仓70传递。建造支撑件80在建造仓85内滑动，建造仓85的侧壁用来在侧向上限制粉末。辊子30还用来以连续经过的方式在建造支撑件80上散播粉末，并且能够用来压实粉末。多余的粉末被回收到与建造仓85相邻定位的回收仓40。此后，粉末的第一层10的区域通过被由发生器90发射的激光束95扫掠而加热到高于粉末的熔化温度Tf的温度。在第一层10的该区域内的粉末颗粒60由此被熔化并形成第--件式的元件15。在该阶段期间，支撑件80可能也被部分熔化，因此它被附着在第一元件15上。支撑件80被降低以相应于第一层已经确定的高度(在20微米(μπι)至100 μ m的范围内，当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造零件的方法，所述方法包括如下步骤：a)提供粉末颗粒形式的材料(60)；b)在高能束(95)的协助下将第一数量的所述粉末加热到高于所述粉末的熔化温度TF的温度，并且在支撑件(80)的表面形成包括所述支撑件(80)的一部分和已熔化粉末的第一池；c)在所述高能束(95)的协助下将第二数量的所述粉末加热到高于它的熔化温度TF的温度，并且在所述支撑件(80)的表面形成包括支撑件(80)的一部分和已熔化粉末、位于所述第一池下游的第二池；d)重复步骤c)直至在所述支撑件(80)上形成所述零件的第一层(10)；e)在高能束(95)的协助下将第n数量的所述粉末加热到高于其熔化温度TF的温度，并且形成部分地包括已熔化粉末、在所述第一层(10)的一部分之上的第n池；f)在所述高能束(95)的协助下将第n+1数量的所述粉末加热到高于其熔化温度TF的温度，并且形成部分地包括已熔化粉末、在所述第一层(10)的一部分之上、位于所述第n池下游的第n+1池；g)重复步骤f)以在所述第一层(10)之上形成所述零件的第二层(20)；以及h)重复步骤e)至g)形成位于已经形成的层之上的每层，直至所述零件基本具有其最终形状；所述方法的特征在于：至少当形成每个所述池(102)时，辅助加热被用于将位于邻近所述池(102)的区内的材料加热至落在所述熔化温度TF的1/4至4/5的范围内的温度，所述区包括从位于所述池(102)的上游的上游区域(101)和位于所述池(102)的下游的下游区域(103)中选择的至少一个区域。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫·科林，吉恩弗朗索瓦·弗罗芒坦，杰勒德·索热尔，
申请(专利权)人：法国MBDA公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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