本发明专利技术公开一种用于形成部件的增材制造方法。所述方法包括在衬底上形成第一增材层的步骤。深滚轧所述第一增材层。接着在所述第一增材层上形成第二增材层。
【技术实现步骤摘要】
混合增材制造方法
本专利技术涉及增材制造，且更具体地说，涉及增材制造产品和方法。常规机械加工依靠移除材料，且通常在零件复杂性方面受限。增材制造避免了这些问题中的许多问题，从而产生用于生产具有高度复杂的几何形状的近净形产品的能力。
技术介绍
遗憾的是，许多常规增材制造技术产生具有仅与铸造材料而不是较合意的锻造材料相当的机械特性(例如硬度或延展性)的产品。另外，通过常规增材制造生产的产品中的许多产品在整个产品上可能具有拉伸残余应力，或可能具有不合意的表面粗糙度，使得额外的增材层难以粘合到先前形成的增材层。并且，由常规增材制造技术形成的零件可包括具有定向显微结构的层，所述层可能使产品变弱。为了解决这些不合意特性中的一些特性，使通过常规增材制造方法形成的产品经受大量的后处理和热处理，这在实现锻造性能方面取得了不同程度的成功。本领域中需要生产具有改进的机械特性的产品的增材制造方法。
技术实现思路
本专利技术公开一种用于形成部件的增材制造方法。所述方法包括在衬底上形成第一增材层的步骤。深滚轧所述第一增材层。接着在第一增材层上形成第二增材层。附图说明图1是示出用以形成部件的制造方法的实施方案的流程图。图2A是示出第一增材层正形成于衬底上的示意图。图2B是示出第一增材层正被滚轧的示意图。图2C是示出第二增材层正形成于第一增材层之上的示意图。图2D是示出第二增材层正被滚轧的示意图。图3是用来深滚轧第一增材层的深滚轧工具的平面图。图4是示出凸度滚子的实施方案的平面图。图5是示出滚轧步骤的实施方案的示意图。图6是示出具有所沉积的增材层及其显微结构的工件的显微照片。具体实施方式本文公开一种用于形成部件的增材制造方法(本文也称为“混合增材制造方法”)。所述方法包括在衬底上形成第一增材层的步骤。所述步骤之后是滚轧第一增材层以诱导第一增材层中的塑性。所述步骤之后是在第一增材层之上形成第二增材层。此步骤之后是滚轧第二增材层以诱导第二增材层中的塑性。此工艺在增材制造中具有许多益处，包括减少增材层中的残余拉伸应力的量；将压缩残余应力加到所述增材层；使每一增材层硬化；产生具有相对光滑表面的增材层；以及减少增材层中各向异性显微结构的存在。图1示出混合增材制造的一个实施方案。步骤10包括在衬底上形成第一增材层。所述增材可为用于增材制造的许多合适材料中的一种。在形成步骤10之后是滚轧步骤12。滚轧步骤12包括滚轧第一增材层，且可用深滚轧工具来实现，深滚轧工具可为增材制造机器的部件。滚轧步骤12之后是形成步骤10’。形成步骤10’包括在第一增材层之上形成第二增材层。形成步骤10’之后是滚轧步骤12’。滚轧步骤12’包括滚轧第二增材层，且可用深滚轧工具来实现。可重复这些步骤，以形成和滚轧额外的增材层。图2A到图2D示意性地示出混合增材制造方法的一个实施方案。图2A示出形成步骤10。图2A进一步示出沉积工具14、金属粉末16和工件18。沉积工具14包括粉末喷嘴20、粉末馈送管22和热源24。沉积工具14被配置成为增材制造机器的一部分，且可具有多个自由度(dof)(例如，3个dof、5个dof、6个dof)。工件18包括衬底26和第一层28。通过粉末馈送管22将金属粉末16馈送到粉末喷嘴20。金属粉末16可包括镍合金、钛合金、钛、铬合金、镍-铬合金(例如，因科镍合金(Inconel)718)、铝合金、不锈钢和钢。因科镍合金718是镍-铬合金的一个实例。金属粉末16离开粉末喷嘴20，并沉积在衬底26上。衬底26可为供金属粉末16粘附的金属或塑料构建平面。热源24使衬底26上的金属粉末16熔化，其在衬底26上形成熔池。熔池固化并最终成为第一层28。像本文所描述的任何其它层一样，第一层28是由金属粉末16形成的增材层。在后面的形成步骤中，第一层28充当衬底。通过沉积特定量的金属粉末16，如由计算机程序指导，沉积工具14能够构建具有指定厚度的第一层28。上文所述的形成第一层28的方法是粉末沉积或激光工程化净成形。本领域的技术人员将容易理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可使用其它增材制造技术来形成第一层28。可用来形成第一层28的其它增材制造技术包括立体平版印刷技术、粉床技术和送丝技术。送丝技术可包括焊接和冷金属融合。为了使用立体平版印刷技术形成第一层28，将平台浸入感光聚合物树脂中。将紫外光定位在树脂上方并激活。在暴露于紫外光后，将暴露的树脂固化，从而产生具有所要厚度的固体层。可滚轧所述固体层。接着降低平台，并使新的树脂层固化，从而产生具有所要厚度的新层。粉床方法是适合形成第一层28的另一增材制造技术。粉床方法使用搁置在平台之上的金属粉末床来形成第一层28。热源(例如激光或电子束)将金属粉末烧结或融合在平台上。融合的层成为第一层28。在形成第一层28之后，平台连同第一层28一起降低，且未融合的粉末填充到第一层28上的空隙中。接着烧结或融合所述粉末，以形成第二层。粉床方法对金属以及塑料、聚合物、复合物和陶瓷效果较好。送丝技术也适合形成第一层28。送丝技术与基于粉末的技术的不同之处在于将丝而不是金属粉末送入热源中，并使其熔化和固化以形成增材层。图2B示出滚轧步骤12、工件18和深滚轧工具30。工件18包括衬底26和第一层28。深滚轧工具30包括工具固持件32和凸度滚子34。在滚轧步骤12中，第一层28由深滚轧工具30滚轧。如同沉积工具14一样，深滚轧工具30被配置成为增材制造机器的一部分，且可具有与沉积工具14相当的多个自由度。在操作中，按压凸度滚子34，使其抵靠第一层28的表面，这在第一层28上产生压力或点接触负载。所述点接触负载可在第一层28中局部化，因为凸度滚子34可跨越第一层28的整个宽度，或第一层28的宽度的仅一部分。在其它实施方案中，凸度滚子34可将点接触负载仅应用于第一层28的选定区域。凸度滚子34施加到第一层28上的力的量可依据第一层28的所需机械特性而变化。力的量也将依据增材制造机器生产某一负载的能力而变化。举例来说，力的量可在从约2500N到约7000N的负载范围内。接着在第一层28的表面上平移凸度滚子34，同时将点接触负载施加到第一层28。基于凸度滚子34的几何形状，如下文进一步所述，第一层28上的压力或点接触负载针对给定负载将显著变化。第一层28可被滚轧一次或多次。滚轧第一层28多次可有助于确保第一层28的均匀滚轧。以不同于第一层28的第二部分的压力来滚轧第一层28的第一部分也是可能的。因此，如下文进一步所述，可用比第一层28的另一部分高的硬度、不同的表面粗糙度或大体上更细化的显微结构来形成第一层28的部分。因此，通过滚轧第一层28，或工件18中的任一其它层多次或选择性地滚轧第一层28，或工件18中的任一其它层，控制第一层28的机械特性中的较大精度是可能的。可并行使用多个凸度滚子34，以同时滚轧第一层28的第一部分和第二部分。这可加速滚轧步骤12。随着深滚轧工具30在第一层28的表面上平移，凸本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于形成部件的增材制造方法，所述方法包括：在衬底上形成第一增材层；深滚轧所述第一增材层；以及在所述第一增材层上形成第二增材层。
【技术特征摘要】
2014.06.17 US 62/0132861.一种用于形成部件的增材制造方法，所述方法包括：
在衬底上形成第一增材层；
深滚轧所述第一增材层；以及
在所述第一增材层上形成第二增材层，
其中，包括具有大体上凸形型面的凸度滚子的深滚轧工具附接到工具固持件，用来深滚轧所述第一增材层和第二增材层中的至少一层，并且
其中，所述凸度滚子包括尖端，所述尖端包括平坦部分。
2.如权利要求1所述的增材制造方法，其进一步包括以下步骤：
深滚轧所述第二增材层。
3.如权利要求1所述的增材制造方法，其中所述深滚轧步骤包括局部化深滚轧。
4.如权利要求1所述的增材制造方法，其中深滚轧所述第一增材层和第二增材层中的至少一层将残余应力施加到所述增材层中的1mm到1.5mm的深度。
5.如权利要求1所述的增材制造方法，其中深滚轧所述第二增材层不会使所述第一增材层显著变形。
6.如权利要求1所述的增材制造方法，其中深滚轧所述第一增材层和第二增材层中的至少一层，以诱导所述增材层中的塑性。
7.如权利要求1所述的增材制造方法，其中形成所述增材层的步骤选自由以下组成的群组：粉末沉积、激光工程化净成形、粉床方法、电子束方法、送丝技术及其组合。
8.如权利要求1所述的增材制造方法，其中所述形成步骤和所述深滚轧步骤是循序执行的。
9.如权利要求1所述的增材制造方法，其中所述增材选自由以下组成的群组：镍合金、钛合金、钛、铬合金、钢、铝合金及其组合。
10.如权利要求1所述的增材制造方法，其中所述增材选自由以下组成的群组：镍-铬合金、不锈钢及其组合。
11...
【专利技术属性】
技术研发人员：JJ廖，MA克莱卡，AE库塞克，TI埃瓦丹尼，LA霍夫曼，DV韦恩斯，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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