一种激光选区熔化成形大尺寸薄壁结构件的随形调节基板制造技术

一种激光选区熔化成形大尺寸薄壁结构件的随形调节基板，所述基板分多节活动基板，从上至下基板的直径逐渐增大，并且上一节的基板可以嵌套在相邻下一节基板上，每一节基板的厚度是一致的，基板放置于大幅面薄壁结构件的内部。

A shape following adjusting substrate for laser selective melting of large size thin wall structure

【技术实现步骤摘要】
一种激光选区熔化成形大尺寸薄壁结构件的随形调节基板
本专利技术属于激光选区熔化成形领域，涉及一种大尺寸薄壁结构件的随形调节基板。
技术介绍
曲面型薄壁结构件是航天产品的重要构件，小端200mm，大端1200mm，轴高1000mm。螺旋构件密集排列、壁薄、变截面，试件的宽度为5.0mm，焊缝平均宽度达到3.2mm，焊缝面积占产品表面积的60％以上，焊接变形大，目前采用的焊接方式实现试件生产存在困难。增材制造为结构件制造提供了一种新高效率、高质量、整体优化的制造工艺方案。目前在激光选区熔化成形领域，国内外已经增材制造大量的产品，都是采用非活动式的基板，将基板用螺钉固定在成形腔内，在成形的整个过程中，基板是一直固定，起到试件的支撑作用。刮板将送粉缸的粉末材料铺设置基板，激光对基板上的金属材料进行制造，基板下降一层高度，继续铺粉加工直至试件完成增材制造的整个过程。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是一种大尺寸薄壁结构件的随形调节基板。一种用于激光选区熔化成形大尺寸薄壁结构件的随形调节基板，所述基板分多节活动基板，从上至下基板的直径逐渐增大，并且上一节的基板可以嵌套在相邻下一节基板上，每一节基板的厚度是一致的，基板放置于大幅面薄壁结构件的内部。所述基板材料根据大幅面薄壁结构件的材料选择，要求基板材料与结构件材料的热物性参数匹配。所述圆形基板最外环的外径薄壁结构件底端外径加40～60mm，第i节活动基板的外径为此处薄壁结构件内径减去5～10mm，每节活动基板的厚度为Δh＝H/n，n为活动基板分节的数量H为大幅面薄壁结构的高度。将分层调节基板的最外环固定在成形缸上，通过激光选区熔化成形制备第1节薄壁结构件，当成形高度达到Δh时，第1～n节活动基板升高Δh，然后继续成形第2节薄壁结构件，然后继续成形第3节薄壁结构件；重复以上步骤，当成形高度达到H时，第n节活动基板升高Δh的高度，同时成形结束。采用大尺寸薄壁结构件的随形调节基板可以取得了良好的成形质量，具有下列优点：解决大幅面薄壁结构件成形缸体的冗余金属粉末过多，成本高,易导致粉末污染等问题，粉末利用率达到80％。附图说明图1为大幅面薄壁结构示意图。图2为分层调节圆形基板示意图。图3为分层调节基板工作过程示意图。具体实施方式实施例1如图1-3所示，以大幅面高温合金薄壁结构件为例，顶端外径D顶端外：262mm、内径D顶端内：250mm，底端外径D底端外：1158mm、内径D底端内：1146mm、结构件高度H：1000mm。(1)基板材料的选择：大幅面薄壁结构件为高温合金材料，选用基板的材料为45号钢；(2)基板尺寸的确定：活动基板分节的数量n取为20，每节活动基板的厚度Δh＝H/n＝1000mm/20＝50mm，由大幅面高温合金薄壁结构件底端外径D底端外确定圆形基板最外环的外径d0＝D底端外+40mm＝1158mm+40mm＝1198mm，第1至第20节活动基板的外径尺寸按照公式di＝Di内-6mm进行计算，具体见下表：(3)分层调节基板工作过程：将分层调节基板的最外环固定在成形缸上，通过激光选区熔化成形制备第1节薄壁结构件，当成形高度达到50mm时，第1～20节活动基板升高50mm，然后继续成形第2节薄壁结构件；当成形高度达到2×50mm＝100mm时，第2～20节活动基板再次升高50mm，然后继续成形第3节薄壁结构件；重复以上步骤，当成形高度达到1000mm时，第20节活动基板升高50mm的高度，成形结束。实施例2实例2：以大幅面钛合金薄壁结构件为例，顶端外径D顶端外：314mm、内径D顶端内：300mm，底端外径D底端外：1448mm，、内径D底端内：1434mm、结构件高度H：1200mm。(1)基板材料的选择：大幅面薄壁结构件为钛合金材料，选用基板的材料为同牌号钛合金；(2)基板尺寸的确定：活动基板分节的数量n取为30，每节活动基板的厚度Δh＝H/n＝1200mm/30＝40mm，由大幅面钛合金薄壁结构件底端外径D底端外确定圆形基板最外环的外径d0＝D底端外+40mm＝1448mm+40mm＝1488mm，第1至第30节活动基板的外径尺寸按照公式di＝Di内-7mm进行计算，具体见下表：：(3)分层调节基板工作过程：将分层调节基板的最外环固定在成形缸上，通过激光选区熔化成形制备第1节薄壁结构件，当成形高度达到40mm时，第1～30节活动基板升高50mm，然后继续成形第2节薄壁结构件；当成形高度达到2×40mm＝80mm时，第2～20节活动基板再次升高40mm，然后继续成形第3节薄壁结构件；重复以上步骤，当成形高度达到1200mm时，第30节活动基板升高40mm的高度，成形结束。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光选区熔化成形大尺寸薄壁结构件的随形调节基板，其特征在于，所述基板为多节嵌套活动基板，从下至上基板的直径逐渐缩小，并且上一节的基板可以嵌套在相邻下一节基板上，每一节基板的厚度是一致的，基板放置于大幅面薄壁结构件的内部。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光选区熔化成形大尺寸薄壁结构件的随形调节基板，其特征在于，所述基板为多节嵌套活动基板，从下至上基板的直径逐渐缩小，并且上一节的基板可以嵌套在相邻下一节基板上，每一节基板的厚度是一致的，基板放置于大幅面薄壁结构件的内部。


2.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述基板材料根据大幅面薄壁结构件的材料选择，要求基板材质为与结构件材料相容性较好的材料。


3.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，所述圆形基板最外环的外径薄壁结构件底端外...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国庆，何京文，董鹏，梁晓康，严振宇，赵衍华，马丽翠，马芳，周庆军，朱瑞灿，田彩兰，刘天亮，洪媛媛，矫慧，
申请(专利权)人：首都航天机械有限公司，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11