增材制造零件的方法技术

提供了一种增材制造零件的方法。该方法包括使粉碎颗粒流动通过定向能量沉积增材制造设备的沉积喷嘴。粉碎颗粒中的每个颗粒都包括由至少有角的刻面形成的表面。该方法还包括用定向能量沉积增材制造设备的定向能量源熔化从沉积喷嘴中离开的粉碎颗粒以便形成零件。

【技术实现步骤摘要】
增材制造零件的方法
示例性实施例大体上涉及增材制造，更具体地说，涉及用粉碎颗粒增材制造结构的方法。
技术介绍
定向能量沉积增材制造是这样的工艺，即，通过该工艺，使用例如来自沉积喷嘴的非常精细的微粒金属粉末的定向流来一次一个薄层地制作零件。通常，在定向能量沉积增材制造中，从料斗经由增材制造设备的沉积喷嘴供给球形粉末金属给料。球形粉末金属在从沉积喷嘴经过时通过聚焦的激光或者其他合适的能量源熔化，并且在建造台上或者在之前沉积的材料层上铺开。一旦已经完成零件的单个层，则沉积喷嘴或建造台通常竖直地移动远离沉积层一层的增量(例如，大体上等于形成沉积层的熔池的高度的非常小的增量)，然后沉积喷嘴继续沉积材料的下一层。一旦完成所有层，则零件被制成并且从建造台移除。在定向能量沉积增材制造工艺中所使用的球形粉末金属给料相当昂贵，但是提供了从料斗向该过程的沉积喷嘴的优异的给料流动性。用于生产球形粉末金属的工艺包括等离子旋转电极工艺、气体雾化工艺、等离子雾化工艺以及等离子球化处理。这些用于生产球形金属粉末的工艺的每一种都显著地增加在定向能量沉积增材制造过程中所使用的粉末金属给料的成本(并且因此增加通过其所生产的零件的成本)。
技术实现思路
因此，旨在解决至少上述问题的方法将会具有实用性。下文是根据本公开的主题的示例的非详尽性列举，其可能要求保护也可能不要求保护。根据本公开的主题的一个示例涉及一种增材制造零件的方法。该方法包括：使粉碎颗粒流动通过定向能量沉积增材制造设备的沉积喷嘴，其中，粉碎颗粒的每个颗粒都包括由至少有角的刻面(facet)形成的表面；以及用定向能量沉积增材制造设备的定向能量源熔化离开沉积喷嘴的粉碎颗粒，以便形成零件。根据本公开的主题的另一个示例涉及一种增材制造零件的方法。该方法包括：使有刻面的(faceted)颗粒流动通过定向能量沉积增材制造设备的沉积喷嘴；以及熔化离开沉积喷嘴的有刻面的颗粒，以便形成零件。根据本公开的主题的又一个示例涉及一种增材制造零件的方法。该方法包括：使有刻面的颗粒流动通过定向能量沉积增材制造设备的多个沉积头的至少一个相应的沉积喷嘴；以及熔化离开至少一个相应的沉积喷嘴的有刻面的颗粒，以便来自每个沉积头的粉末颗粒形成零件。根据本公开的主题的再一个示例涉及一种增材制造零件的方法。该方法包括：使有刻面的颗粒流动通过粉末供给增材制造设备的沉积喷嘴；以及熔化离开沉积喷嘴离开的有刻面的颗粒，以便形成零件。附图说明因此，已经概括地描述了本公开的示例，现在将参考不必须按比例绘制的附图，并且其中，贯穿附图，相同的参考标号指的是相同或者相似的零件，在附图中：图1A是根据本公开的方面的粉碎颗粒在50X放大等级下的光学显微照片；图1B是根据本公开的方面的图1A的粉碎颗粒在100X放大等级下的光学显微照片；图2是根据本公开的方面的用于生产粉碎颗粒的示例性过程的示例性流程图；图3是根据本公开的方面的增材制造设备的示例性侧视图图示；图4是根据本公开的方面的增材制造设备的示例性侧视图图示；图5是图3和图4中的一个的增材制造设备的一部分的示例性图示，示出了根据本公开的方面的图1A和图1B的粉碎颗粒的沉积；图6是图3和图4中的一个或多个的增材制造设备的沉积头的示例性图示，示出了根据本公开的方面的通过沉积头的粉碎颗粒的流；图7是图3和图4中的一个或多个的增材制造设备的沉积头的示例性图示，示出了根据本公开的方面的通过沉积头的粉碎颗粒的流；以及图8是根据本公开的方面的用于增材制造零件的示例性流程图。具体实施方式存在对于可减少材料生产周期(并且减少用于从该材料制造零件的生产周期)的低成本定向能量沉积增材制造工艺的需求。参考图1A和图1B，本公开的方面提供了粉碎颗粒310的形式的定向能量供给颗粒，其可以降低与定向能量增材制造相关的成本。例如，生产球形的Ti6Al-4V增材制造粉末给料的成本在每磅约$70.00USD到约$150.00USD之间，其中在不那么昂贵的球形的Ti6Al-4V增材制造粉末中可以看到质量显著地降低。根据本公开的粉碎颗粒310可以以每磅约$12.00USD到约$20.00USD之间的估算成本生产，使得增材制造源材料的生产成本降低约75％到90％。参考图1A，示出了本公开的粉碎颗粒310在50X放大等级下的光学显微照片。图1B是图1A的粉碎颗粒310的更高放大等级(例如100X)下的光学显微照片，其更清晰地显示出粉碎颗粒310的结构特征。粉碎颗粒310是已经通过研磨和/破碎源材料360形成的颗粒。粉碎颗粒310包括至少由有角的刻面(facets，小平面)325形成的一个或多个表面321，并且可以被称作有刻面的颗粒320。每个有刻面的颗粒320的有角的刻面325可以随机地形成并且相对于其他有刻面的颗粒320的其他有角的刻面325是独一无二的。在一个方面，粉碎颗粒310的颗粒尺寸分布350从约40微米到约180微米；而在另一方面，粉碎颗粒310的颗粒尺寸分布350从约40微米到约75微米。在其他方面，粉碎颗粒310可以小于约40微米或者大于约180微米。粉碎颗粒310可以由任何合适的材料形成，包括但是不限于钛、钢、镍、铝，或者前述金属中的一种或多种的合金。在另一方面，粉碎颗粒310可以包括聚合物。本公开的具有带有有角的刻面325的表面321的粉碎颗粒310可以通过在图2中所示的非限制性的示例性方法200形成。例如，提供任何合适的源材料360，诸如本文中所描述的金属、合金、或者聚合物(图2，框210)以用于生产粉碎颗粒310。在一个方面，源材料360可以是再循环源材料361，诸如再循环的钛或钛合金废料。再循环源材料361可以包括加工废屑、紧固件、和/或其他形式的废料。钛64(Ti64)加工废屑是尤其有利的再循环源材料，这是因为其是能够大量地得到的，这可以进一步降低与生产粉碎颗粒310相关的成本。在其他方面，源材料可以是是新制造材料362(即，非再循环的)。以任何合适的方式脆化源材料360(图2，框220)使得源材料可以被粉碎(即，破碎和/或研磨)成粉碎颗粒310。源材料360可以经由作为非限制性的示例的氢脆、低温脆化、硫化氢脆化、吸附脆化、液态金属脆化、金属诱导脆化、中子脆化以及其的组合被脆化。以任何合适的方式粉碎脆化的源材料360以生产粉碎颗粒310(图2，框230)。可以通过任何合适的研磨和/或破碎脆化的源材料360的设备来实现对源材料360的粉碎。粉碎设备的合适的示例包括但是不限于磨机、磨床、切碎机、其他合适的装置或者其组合。在粉碎后，粉碎颗粒310仍然保留脆性。在一个方面，可以通过例如除氢和/或加热脆化的粉碎颗粒310来对粉碎颗粒310去脆化(图2，框240)。去脆化的粉碎颗粒310可以释放脆化和粉碎期间在粉碎颗粒310中产生的应力。向定向能量沉积增材制造设备100的沉积头132(见如图3)供应或以其他方式供给粉碎颗粒310(图2，框250)，如在图3和图4中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造零件(160)的方法，所述方法包括：/n使有刻面的颗粒(320)流动通过粉末供给增材制造设备(101)的沉积喷嘴(533)；以及/n熔化离开所述沉积喷嘴(533)的所述有刻面的颗粒(320)以便形成所述零件(160)。/n

【技术特征摘要】
20190205 US 16/267,8141.一种增材制造零件(160)的方法，所述方法包括：
使有刻面的颗粒(320)流动通过粉末供给增材制造设备(101)的沉积喷嘴(533)；以及
熔化离开所述沉积喷嘴(533)的所述有刻面的颗粒(320)以便形成所述零件(160)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有刻面的颗粒(320)的颗粒尺寸分布(350)为从40微米到180微米。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有刻面的颗粒(320)的颗粒尺寸分布(350)为从40微米到75微米。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，如通过霍尔流量测试所确定的，所述有刻面的颗粒(320)具有小于50秒每50克的流动性。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有刻面的颗粒(320)包括钛、钢、镍以及铝。


6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
在耦接到所述沉积喷嘴(533)的料斗(110)中储存所述有刻面的颗粒(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯瑟琳·J·帕里什，埃里克·博尔，莱奥·克里斯托杜卢，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US