一种增材制造方法技术

本申请公开了一种增材制造方法，包括以下步骤：切片，对构件三维模型进行切片，切片厚度为10μm至30μm；路径规划，根据切片所获得的二维信息规划扫描路径；铺粉与打印，保护气氛下，在基板上铺设粉末，按照路径规划控制激光束熔化所述粉末，逐层铺粉、熔化，堆积成构件；将打印完成后的构件冷却，并进行退火热处理。本申请提供的增材制造方法，可以在不降低构件成形质量与性能指标的情况下，适用于采用粗颗粒粉末的激光选区熔化增材制造技术。

A method of building material

The invention discloses a manufacturing method of adding materials, which comprises the following steps: slicing, slicing the three-dimensional model of the component, slice thickness of 10 m to 30 m; path planning, according to the slice obtained by two dimensional information scanning path planning; powder and printing, protective atmosphere, laying powder on the substrate. Follow the path planning and control laser beam to melt the powder, the powder layer, melting, piled into component; component cooling after printing, and annealing treatment. The incremental manufacturing method provided by this application can be applied to the laser selective melting and increasing material manufacturing technology using coarse particle powder without decreasing the forming quality and performance index of the component.

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造方法
本申请涉及增材制造领域，特别是涉及一种增材制造方法。
技术介绍
增材制造技术按照热源不同，可分为激光选区熔化增材制造技术(SLM)、激光同轴送粉增材制造技术(LMD)、电子束选区熔化增材制造技术(EBSM)等。其中，激光选择熔化增材技术打印的制品的成形精度最高，表面质量最好，是目前金属3D打印领域发展最迅速，最具有前景的技术之一。然而，激光选区熔化增材制造技术所需使用的粉末的粒度范围必须控制在15μm至45μm或15μm至53μm之间，该粒度范围内的粉末根据现有的制粉技术较难制备，得率较低。因此，如何在不降低构件的成形质量与性能指标的情况下，采用适用于粗颗粒粉末的激光选区熔化增材制造技术进行增材制造，成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种增材制造方法，可以在不降低构件的成形质量与性能指标的情况下，采用适用于粗颗粒粉末的激光选区熔化增材制造技术进行增材制造。本专利技术提供的技术方案如下：一种粉末增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：切片，对构件三维模型进行切片，切片厚度为10μm至30μm；路径规划，根据切片所获得的二维信息规划扫描路径；铺粉与打印，保护气氛下，在基板上铺设粉末，按照扫描结果控制激光束熔化所述粉末，逐层铺粉、熔化，堆积成构件；将打印完成后的构件冷却，并进行退火热处理热处理。优选的，所述切片步骤中，切片厚度为10μm至25μm。优选的，还包括在铺粉与打印步骤之前将基板预热至100℃至200℃的预热步骤。优选的，粉末为钴铬钼合金、钴铬钨铜合金、钴铬合金中的任意一种或多种。优选的，所述粉末是粒度范围在30μm至75μm的合金粉末，其中，粉末粒度d10控制在33μm±3μm，d50控制在43μm±3μm，d90控制在62μm±3μm。优选的，所述扫描步骤的具体操作为：采用九宫格方式扫描，扫描时的扫描角度逐层发生偏转，偏转角度为36°至40°。优选的，在所述打印步骤中所采用的激光的光斑直径为50μm至70μm，扫描实体构件区域的激光功率为200W至300W，扫描实体构件区域的激光扫描速度为1000mm/s至1500mm/s；扫描非实体构件区域的激光功率为100W至150W，扫描非实体构件区域的激光扫描速度为1800mm/s至2500mm/s，其中，扫描搭接率为0.05至0.07。优选的，所述铺粉与打印步骤中，所述铺粉具体为均匀铺设一层厚度为20μm至50μm的所述粉末。优选的，所述冷却步骤具体为随炉冷却5h至10h。优选的，所述热处理步骤为退火步骤，所述退火步骤的具体操作为：将冷却后的构件置于温度为420℃至480℃的真空退火炉中，保温45min至60min后随炉升温至720℃至780℃，保温时间1h至2h后随炉冷却到500℃至600℃，之后空冷至室温。优选的，所述保护气氛为氮气、氩气、氦气中的任意一种或多种。本专利技术提供的一种增材制造方法，在对所设计的构件三维模型进行切片并离散成多层片状部分后，由于切片厚度的范围为10μm至30μm，则切片厚度相对粗颗粒粉末的粉末粒度数值更小。则铺粉后，根据所规划的激光扫描路径控制激光束选择性在构件区域逐层熔化粉末时，粉末颗粒与粉末颗粒之间的间隙被粉末熔化后的熔液填满，防止了间隙的出现。并且，由于切片厚度越小，所设计的构件三维模型被切片的层数就越多，在每层的误差率相同的情况下，切片的层数越多，整体的误差率也就越小，因此，构件的成形精度与成形质量得到了保障。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的增材制造方法的实施例1、实施例2、实施例3所采用的钴铬钼合金粉末的微观形貌图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。通用制备方法一种增材制造方法，包括以下步骤：切片，对虚拟构件模型进行切片，切片厚度为10μm至30μm；路径规划，根据切片所获得的信息规划扫描路径；铺粉与打印，保护气氛下，在基板上铺设粉末，按照扫描结果控制激光束熔化粉末，逐层铺粉、熔化，堆积成构件；将打印完成后的构件冷却，并进行热处理。激光选择熔化增材技术打印的制品成形精度高(达到±0.05mm)，表面质量好，是目前金属3D打印领域发展最迅速，最具有前景的技术之一。但是，激光选区熔化增材制造技术对粉末的要求很高，粒度范围要求在15μm至45μm或15μm至53μm之间。根据现有国内外的制粉技术，做到15μm以下以及53μm以上的粉末较为容易，恰恰是15μm至45μm以及15μm至53μm区间的粉末制备较难，得率非常低，从而导致3D打印的成本高昂，无法进行大范围推广。本专利技术通过对虚拟构件模型进行切片，并控制切片厚度，再实施扫描、铺粉与打印步骤，实现对采用粗颗粒粉末(粒度范围在30μm至75μm)替代现有技术使用的细颗粒粉末(粒度范围在15μm至53μm)进行打印，同时可以保证打印构件的成形精度与成形质量，降低打印成本。同时，对所设计的构件三维模型进行切片并离散成多层片状部分后，由于切片厚度的范围为10μm至30μm，因此，切片厚度相对粗颗粒粉末的粉末粒度数值更小。则铺粉后，根据所规划的激光扫描路径控制激光束选择性在构件区域逐层熔化粉末时，粉末颗粒与粉末颗粒之间的间隙被粉末熔化后的熔液填满，防止了间隙的出现。并且，由于切片厚度越小，所设计的虚拟构件模型被切片的层数就越多，在每层的误差率相同的情况下，切片的层数越多，整体的误差率也就越小，因此，打印成型后的构件经冷却与退火后，构件的成形精度与成形质量得到了保障。采用本专利技术的方法，打印构件的成形精度达到±0.05mm，整体力学性能指标达到细颗粒粉末打印指标，优于同类铸锻件水平。本专利技术将切片的厚度降到了微米级，通常采用10μm至30μm的切片厚度；更优选的是，可以采用10μm至25μm的切片厚度。优选的，保护气氛为氮气、氩气、氦气中的任意一种或多种。打印时使用保护气氛可以防止在打印过程中原料被氧化。实际制备中，可以采用抽真空与置换相结合的方式，先将打印设备内抽真空至80KPa后向成型室充入高纯Ar气，如此反复置换多次，直至成形腔氧含量低于500ppm且压力维持在30mbar，然后再启动打印。优选的，还包括在铺粉与打印步骤之前将基板预热至100℃至200℃的预热步骤。铺粉与打印前，可以将基板预热至100℃至200℃之间。优选的是，可以将基板预热至100℃至150℃之间。优选的，粉末为钴铬钼合金、钴铬钨铜合金、钴铬合金中的任意一种或多种。本专利技术中的粉末可以采用钴铬钼合金粉末。钴铬钼合金粉末的流动性≤24s/50g，满足激光选区熔化的铺粉要求。其中，粒径范围在0μm至43μm的细颗粒粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：切片，对构件三维模型进行切片，切片厚度为10μm至30μm；路径规划，根据切片所获得的二维信息规划扫描路径；铺粉与打印，保护气氛下，在基板上铺设粉末，按照扫描结果控制激光束熔化所述粉末，逐层铺粉、熔化，堆积成构件；将打印完成后的构件冷却，并进行退火热处理热处理。

【技术特征摘要】
1.一种粉末增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：切片，对构件三维模型进行切片，切片厚度为10μm至30μm；路径规划，根据切片所获得的二维信息规划扫描路径；铺粉与打印，保护气氛下，在基板上铺设粉末，按照扫描结果控制激光束熔化所述粉末，逐层铺粉、熔化，堆积成构件；将打印完成后的构件冷却，并进行退火热处理热处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切片步骤中，切片厚度为10μm至25μm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在铺粉与打印步骤之前将基板预热至100℃至200℃的预热步骤。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉末为钴铬钼合金、钴铬钨铜合金、钴铬合金中的任意一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种增材制造方法，其特征在于，所述粉末是粒度范围在30μm至75μm的合金粉末，其中，粉末粒度d10控制在33μm±3μm，d50控制在43μm±3μm，d90控制在62μm±3μm。6.根据权利要求1所述的一种增材制造方法，其特征在于，所述扫描步骤的具体操作为：采用九宫格方式扫描，扫描时的扫描角度逐层发生偏转，偏转角度为36°至40°。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李礼，吕攀，戴煜，杨文，
申请(专利权)人：湖南顶立科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43