一种增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法技术

本发明专利技术公开了一种增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法，属于增材制造领域。在增材制造零件的过程中，同工位并行实施如下工序：增材成形工序、等材塑形或塑性成形工序，同时，还同工位并行实施如下工序的一种或者多种：等材矫形工序、减材加工工序和精整加工工序，从而实现一步到位式超短流程的高精度高性能增材制造。同工位并行实施是指待加工零件装夹位置不变，同时在不同加工层或者相同加工层的相同道次或者不同道次中，实施不同的工序。本发明专利技术方法实现一步到位式超短流程的高精度高性能增材制造，并且其加工精度高，零件可直接应用。本发明专利技术方法具有较强的实际应用价值。

A method to control the deformation and precision of parts in the process of additive manufacturing

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法
本专利技术属于增材制造
，更具体地，涉及一种增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法。
技术介绍
高致密金属零件或模具的无模熔积成形方法主要有大功率激光熔积成形、电子束自由成形、等离子弧与电弧熔积成形等方法。大功率激光熔积成形采用大功率激光，逐层将送到基板上的金属粉末熔化，并快速凝固熔积成形，最终得到近终成形件。该方法成形精度较高，工件的密度远高于选择性激光烧结件，但成形效率、能量和材料的利用率不高、不易达到满密度、设备投资和运行成本高。电子束自由成形方法采用大功率的电子束熔化粉末材料，根据计算机模型施加电磁场，控制电子束的运动，逐层扫描直至整个零件成形完成。该方法成形精度较高、成形质量较好，然而其工艺条件要求严格，整个成形过程需在真空中进行，致使成形尺寸受到限制，设备投资和运行成本很高，且因采用与选择性烧结相同的层层铺粉方式，难以用于梯度功能材料零件的成形。等离子熔积成形方法是采用高度压缩、集束性好的等离子束熔化同步供给的金属粉末或丝材，在基板上逐层熔积形成金属零本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法，其特征在于，在增材制造零件的过程中，同工位并行实施如下工序：增材成形工序、等材塑形或塑性成形工序，同时，还同工位并行实施如下工序的一种或者多种：等材矫形工序、减材加工工序和精整加工工序，从而实现一步到位式超短流程的高精度高性能增材制造，所述同工位并行实施是指待加工零件装夹位置不变，同时在不同加工层或者相同加工层的相同道次或者不同道次中实施不同的工序。/n

【技术特征摘要】
20181229 CN 20181163516311.一种增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法，其特征在于，在增材制造零件的过程中，同工位并行实施如下工序：增材成形工序、等材塑形或塑性成形工序，同时，还同工位并行实施如下工序的一种或者多种：等材矫形工序、减材加工工序和精整加工工序，从而实现一步到位式超短流程的高精度高性能增材制造，所述同工位并行实施是指待加工零件装夹位置不变，同时在不同加工层或者相同加工层的相同道次或者不同道次中实施不同的工序。


2.如权利要求1所述的增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法，其特征在于，其还包括控制形变和改善性能的随动控轧控冷热处理工艺，在增材成形过程中，通过控制等材热塑形过程中的温度、变形程度、变形速率、冷却条件的工艺参数，或者辅助电磁或者超声振动的方式，改善成形体结晶形态、组织力学性能，减少残余应力和变形，提高成形精度。


3.如权利要求2所述的一种增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法，其特征在于，所述减材加工工序或者精整加工工序具体为，采用激光、电加工或超声方式进行同步和随动铣削加工，若精度达不到要求可采用机械铣削或者磨削精加工，直至达到零件精度要求。


4.如权利要求3所述的一种增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法，其特征在于，在成形过程的各道次中或者在不同层或者同层的不同道次的增材成形工序间隔中，采用随动清理方式对增材成形过程中熔积成形区表面氧化物、杂质及缺陷进行随动清理，以得到表面质量好、有利于下道次高质量熔积成形的基体表面，或零件表面。


5.如权利要求4所述的增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法，其特征在于，其还包括设置在增材成形工序、等材塑形工序或等材矫形工序之后，分段并行的热处理或在全部成形加工结束后，在成形加工单元内，对成形件或零件进行热处理，以去除其残余应力，减少变形和开裂，提高力学性能。


6.如权利要求5所述的增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法，其特征在于，其还包括缺陷检测工序，具体的，在增材制造零件过程中，通过利用制造设备自身的数控系统和搭载的反求装置及缺陷检测装置，并行反求成形体的形状和尺寸，对形状复杂而难以在成形完后进行缺陷检查的盲区，进行内部和外部缺陷检测；若有缺陷则采用减材系统去除，之后继续成形，或者在成形完后，在该设备内的同工位上完成零件的缺陷检测。


7.如权利要求1所述的增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法，其特征在于，在不同成形加工层或者相同成形加工层的相同道次或者不同道次中的不同位置实施不同的工序。


8.如权利要求2所述的增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法，其特征在于，控制等材原位热塑性成形形过程中的温度、变形程度、变形速率、冷却条件的工艺参数，或者辅助电磁或者超声振动的方式；
采用非熔化极气体保护焊的等离子熔积枪作为增材成形用热源，微型轧辊随等离子熔积枪同步运动，等材塑性成形用微型轧辊原位作用于熔池后刚凝固区表面；气体保护等离子熔积枪的熔积电流为180A，并根据待熔积制造的锻造用模具型腔的使用性能要求，采用该模具钢焊丝，在基板上按照由模具三维CAD模型得到的数字化成形加工路径，逐层同步进行微铸熔积增材成形与微锻等材塑性成形加工；采用随动控轧控冷热处理工艺，在增材成形过程中，在等材热塑性成形过程中，将空冷改变成用气冷或液氮冷却；或者在成形过程中对熔池施加电磁辅助成形；若模具型腔形状复杂，则需对需加工的成形体表面，在上述同步成形过程中进行无接触式激光铣削加工，若在此区间内，因时间短，尺寸和表面精度仍达不到要求，可逐层或数层分段复合进行机械精整加工；精整加工过程与同步成形加工过程同步进行，直到模具型腔成形加工结束。


9.如权利要求3所述的增材制造过程中并行控制零件变形和精度的方法，其特征在于，若精度达不到要求可继续采取上述方式或者采用机械铣削或者磨削精加工，直至达...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海鸥，王桂兰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42