利用真空罩换粉的异种材料SLM成型工艺制造技术

本发明专利技术提供一种利用真空罩换粉的异种材料SLM成型工艺，包括打印基板喷砂，把TC4粉末、TC4+GH4169混合粉末和GH4169粉末分别放入对应的粉箱中；然后首次铺粉，逐层进行TC4粉末烧结；TC4粉末烧结完成后，利用真空罩吸走成型仓内的TC4粉末，通过筛粉器筛粉后重新回收到TC4粉箱中，完成零件第一部分即TC4粉末的烧结成型；再再将粉末分流阀开向TC4+GH4169混合粉末粉箱,完成TC4+GH4169混合粉末首层铺粉和烧结，重复上述步骤知道打印成型。针对激光熔化技术由于异种粉末分离困难导致难以进行异种材料的打印成型问题，采用真空罩换粉的方法，有效避免异种粉末复合打印存在的粉末混合问题，可实现无混粉的情况下进行异种材料的复合打印成型。

【技术实现步骤摘要】
利用真空罩换粉的异种材料SLM成型工艺
本专利技术涉及材料表面工程与增材制造领域，具体而言涉及一种利用真空罩换粉的异种材料SLM成型工艺。
技术介绍
选区激光熔化(Selectivelasermelting，SLM)是金属材料3D打印中最为重要、应用最为广泛的增材制造技术之一，又称为激光粉末床熔化沉积技术，用它能直接成型出接近完全致密度、力学性能良好的金属零件。其采用精细聚焦光斑快速熔化300－500目的预置粉末材料，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。致密度可达到近乎100％，尺寸精度达20－50微米，表面粗糙度达20－30微米，是一种极具发展前景的快速成型技术，而且其应用范围已拓展到航空航天、医疗、汽车、模具等领域。单一的材料性能已经无法满足当今社会的产品需求，对于一个零件上不同部位根据使用需求通过增材制造实现多功能集成零部件成型(例如：耐磨+轻量化，耐高温+轻量化，高强结构+磁学等)目前激光定向能量沉积(LDM)技术已经可以实现异种材料的复合打印，相对SLM技术，LDM存在无法实现精密零件、复杂结构零件成型等问题，因此，通过激光选区熔化技术进行精密复杂结构的异种材料打印需求日益突出，华南理工大学与韶关学院率先展开相关研究，通过先混合铺粉，打印结束再通过非磁性粉末分离的技术进行混合粉末分离提纯，虽然已经实现了异种材料的SLM成型，但是两种或多种粉末在打印过程中混淆，完全的实现不同非磁性粉末的分离工作非常复杂，难度较大，而且很难实现100％分离。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种真空罩换粉的异种材料SLM成型工艺和装置，有效避免异种材料复合打印成型过程中粉末混合的问题，实现了无混粉异种材料成型。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：利用真空罩换粉的异种材料SLM成型工艺，具体包括：(1)打印基板喷砂，把TC4粉末、TC4+GH4169混合粉末和GH4169粉末分别放入对应的粉箱中；(2)将粉末分流阀开向TC4粉箱，使TC4粉末自然流出，进行首次铺粉，逐层进行TC4粉末烧结；(3)TC4粉末烧结完成后，利用真空罩吸走成型仓内的TC4粉末，通过筛粉器筛粉后重新回收到TC4粉箱中，完成零件第一部分即TC4粉末的烧结成型；(4)再将粉末分流阀开向TC4+GH4169混合粉末粉箱，使TC4+GH4169混合粉末自然流出，填充满整个成型仓，覆盖已经完成烧结的零件的第一部分，利用压辊压实粉末，通过刮刀完成TC4+GH4169混合粉末首层铺粉，铺粉厚度为D，首层铺粉后距离已烧结完成的零件表层覆盖的粉末高度为H，在保证H≤D的前提下逐层进行TC4+GH4169混合粉末烧结成型；(5)重复步骤(3)～(4)，完成零件GH4169粉末部分烧结成型；(6)至此完成整个零件的异种材料梯度打印复合成型。与现有技术相比，本专利技术的显著优点在于：(1)本专利技术可以实现结构精密、复杂，致密的零件进行异种材料选区激光熔化成型；(2)本专利技术打印成型过程中，有效解决异种材料粉末床激光熔化沉积存在的粉末混淆，难以分离的问题；(3)本专利技术操作方便、绿色环保、成型工件综合性能优良，适用于各种异种材料SLM成型工艺。附图说明图1是本专利技术的利用真空罩换粉的异种材料SLM成型工艺的流程图。图2为利用真空罩换粉的异种材料SLM成型装置的结构示意图。图3是本专利技术真空罩吸粉工作原理的示意图。图4是利用真空罩换粉的异种材料SLM成型工艺层打印粉末分布示意图。图5是利用真空罩换粉的异种材料SLM成型工艺中TC4和GH4169异种材料复合成型零件的布局金相组织图。各个附图标记的含义如下：1粉末收集仓(左)2刮刀3粉末分流阀4粉筒15粉筒26粉筒37真空罩8工件9成型仓10压辊11粉末收集仓(右)12筛粉器具体实施方式为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本专利技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本专利技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施。结合图1、2所示，根据本专利技术的利用真空罩换粉的异种材料SLM成型工艺，针对激光熔化技术由于异种粉末分离困难导致难以进行异种材料的打印成型问题，采用真空罩换粉的方法，有效避免异种粉末复合打印存在的粉末混合问题，同时在每次换粉之后通过压辊对成型仓内的粉末进行压实，可以实现无混粉的情况下进行异种材料的复合打印成型。本专利技术的实施例的异种材料SLM成型工艺，结合图1所示，具体包括：(1)打印基板喷砂，把TC4粉末、TC4+GH4169混合粉末和GH4169粉末分别放入对应的粉箱中；(2)将粉末分流阀开向TC4粉箱，使TC4粉末自然流出，进行首次铺粉，逐层进行TC4粉末烧结；(3)TC4粉末烧结完成后，利用真空罩吸走成型仓内的TC4粉末，通过筛粉器筛粉后重新回收到TC4粉箱中，完成零件第一部分即TC4粉末的烧结成型；(4)再将粉末分流阀开向TC4+GH4169混合粉末粉箱，使TC4+GH4169混合粉末自然流出，填充满整个成型仓，覆盖已经完成烧结的零件的第一部分，利用压辊压实粉末，通过刮刀完成TC4+GH4169混合粉末首层铺粉，铺粉厚度为D，首层铺粉后距离已烧结完成的零件表层覆盖的粉末高度为H，在保证H≤D的前提下逐层进行TC4+GH4169混合粉末烧结成型；(5)重复步骤(3)～(4)，完成零件GH4169粉末部分烧结成型；(6)至此完成整个零件的异种材料梯度打印复合成型。更加进一步的，所述步骤3和5中，控制真空罩内表面粗糙度Ra达到0.8，使得内表面不粘粉，无粉末残留。在步骤3和5中，筛粉器每次换粉筛粉之前都更换相应粉末的筛网，并进行内部清洁，使得内部无粉末残留。在步骤4中，D＝40um或者D＝30um。前述激光烧结的工艺参数为：零件实体参数：激光功率285W，扫描速度960mm/s，间距110um，舱内氧含量低于1000ppm；支撑参数：扫描功率100W，扫描速度900mm/s；刮刀速度：铺粉速度：150mm/s，退刀速度：500mm/s，收缩率：X-0.1％，Y-0.06％；光斑偏置：0.1mm。下面结合附图2所示，更加具体地介绍本专利技术的示例性实现。一种利用上述加工方法在TC4基板上进行TC4粉末和GH4169高温合金粉末复合打印的实例，第一部分打印TC4粉末，尺寸为10mm*10mm*10mm，第二部分打印TC4和GH4169混合粉末作为过渡，尺寸为10mm*10mm*10mm，第三部分打印GH4169粉末，尺寸为10mm*10mm*10mm，粉末粒径范围选用15～55um，其步骤为：(1)、打印基板喷砂，把粉末TC4、GH4169分别放入粉箱13中；粉箱2中首先放入50％TC4+50％GH4169用于填充成型仓，第二部分打印过程中，粉箱2内分别换入80％TC4+20％GH4169打印2mm，60％TC4+40％GH4169打印2mm，50％TC4+50％GH4169打印2mm，40％TC4+60％GH4169打印2mm，20％TC4+80％GH4169打印2mm；(2)、将粉末分流阀开向粉箱1，使T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用真空罩换粉的异种材料SLM成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)打印基板喷砂，把TC4粉末、TC4+GH4169混合粉末和GH4169粉末分别放入对应的粉箱中；(2)将粉末分流阀开向TC4粉箱，使TC4粉末自然流出，进行首次铺粉，逐层进行TC4粉末烧结；(3)TC4粉末烧结完成后，利用真空罩吸走成型仓内的TC4粉末，通过筛粉器筛粉后重新回收到TC4粉箱中，完成零件第一部分即TC4粉末的烧结成型；(4)再将粉末分流阀开向TC4+GH4169混合粉末粉箱，使TC4+GH4169混合粉末自然流出，填充满整个成型仓，覆盖已经完成烧结的零件的第一部分，利用压辊压实粉末，通过刮刀完成TC4+GH4169混合粉末首层铺粉，铺粉厚度为D，首层铺粉后距离已烧结完成的零件表层覆盖的粉末高度为H，在保证H≤D的前提下逐层进行TC4+GH4169混合粉末烧结成型；(5)重复步骤(3)～(4)，完成零件GH4169粉末部分烧结成型；(6)至此完成整个零件的异种材料梯度打印复合成型。

【技术特征摘要】
1.一种利用真空罩换粉的异种材料SLM成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)打印基板喷砂，把TC4粉末、TC4+GH4169混合粉末和GH4169粉末分别放入对应的粉箱中；(2)将粉末分流阀开向TC4粉箱，使TC4粉末自然流出，进行首次铺粉，逐层进行TC4粉末烧结；(3)TC4粉末烧结完成后，利用真空罩吸走成型仓内的TC4粉末，通过筛粉器筛粉后重新回收到TC4粉箱中，完成零件第一部分即TC4粉末的烧结成型；(4)再将粉末分流阀开向TC4+GH4169混合粉末粉箱，使TC4+GH4169混合粉末自然流出，填充满整个成型仓，覆盖已经完成烧结的零件的第一部分，利用压辊压实粉末，通过刮刀完成TC4+GH4169混合粉末首层铺粉，铺粉厚度为D，首层铺粉后距离已烧结完成的零件表层覆盖的粉末高度为H，在保证H≤D的前提下逐层进行TC4+GH4169混合粉末烧结成型；(5)重复步骤(3)～(4)，完成零件GH4169粉末部分烧结成型；(6)至此完...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢月华，唱丽丽，邢飞，罗开玉，鲁金忠，
申请(专利权)人：南京中科煜宸激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32