激光选区熔化成形多层薄壁件、支撑件以及成形中间体制造技术

本实用新型专利技术涉及一种激光选区熔化成形多层薄壁件、支撑件以及成形中间体。其中，所述多层薄壁件包括径向相邻的至少两薄壁，每一所述薄壁的壁厚范围为0.5mm‑2mm，相邻的两薄壁之间限定径向环形空间，所述支撑件包括支撑环体，位于所述径向环形空间，所述支撑环体的整周地填充所述径向环形空间，与形成所述径向环形空间的两薄壁在径向的间隙为0.2mm‑1mm，非接触地支撑所述两薄壁。上述支撑件以及成形中间体具有使得成形的零件表面质量好、合格率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
激光选区熔化成形多层薄壁件、支撑件以及成形中间体
本技术涉及增材制造领域，尤其涉及一种激光选区熔化成形多层薄壁件、支撑件以及成形中间体。
技术介绍
增材制造(AdditiveManufacturing)技术被预测为可能引发“第三次工业革命”的关键技术之一，相比于传统加工工艺，具有材料利用率高、设计自由度高、成形精度高、表面质量好等多重优势。根据原材料的送进形式不同，增材制造可分为基于粉末床和材料同步送进两种形式，其中粉末床式增材制造的典型代表之一是激光选区熔化(selectivelasermelting)技术。其主要技术原理为：将待加工的零件三维数字模型进行逐层分割，输入到成形设备中；将基板固定在成形平台上，并进行调平，利用铺粉机构(通常为刮板或粉辊)进行单层铺粉，利用一束或多束激光/电子束，对铺放好的单层粉末进行选区熔化，实现由点到线，由线到面的成形过程；待一层成形完后成形平台下降一定高度，进行下一层铺粉及选区熔化成形，最终实现了由面到体的成形过程，由此获得最终零件，特别适合于航空航天等高附加值行业。激光选区熔化成形技术通常用于具有复杂结构的零件，例如具有部分或者大量薄壁结构、管路结构、小微结构等特殊结构，这一方面充分利用了激光选区熔化成形技术优势，实现一体化异形复杂结构的一次成形，特别适合于航空航天等高附加值行业，但另一方面也对激光选区熔化成形工艺带来了一定技术难题。例如，薄壁、尖角或其他特殊结构，在铺粉过程中受到铺粉过程扰动或者由于不断积累的热应力作用下容易产生变形。当变形为弹性变形时，局部结构特征在回弹过程中，会破坏铺粉平面，出现局部粉量不足以及局部粉量过大，可能导致零件产生疏松或铺粉过程受阻。当变形为塑性变形时，即零件局部结构变形后不可恢复，可能会导致零件在后续成形过程中出现错层、缺肉等缺陷，最终零件出现严重尺寸超差或表面质量缺陷，致使成形过程终止，零件严重破坏，大幅提升成本。通常在成形小尺寸零件时，由于零件热应力积累不严重，而零件刚度较差，以弹性变形为主；在成形大尺寸零件过程中，由于零件刚度大、热应力积累严重，以塑性变形为主，这一现象与零件的特殊结构形式密切相关。为了解决上述问题，通常可采用的技术手段包括：1)根据零件结构特征，选择适当的成形方向，一方面可以使零件相对与铺粉机构有更强的变形抗力，减轻铺粉机构与零件本身的影响，另一方面可以通过改变成形方向调整热应力分布状态，进而减轻零件特殊结构产生缺陷的可能性。这一方法存在局限为：通常需根据零件整体结构进行综合判定，为了保证零件整体达到较好的尺寸精度和力学性能，具备整体更优的成形效果，可能出现无法兼顾局部的特殊结构。2)采用软性铺粉机构(如毛刷刮刀或橡胶刮刀等)。刚性铺粉机构在铺粉过程中对零件产生较大的切向力，更容易产生零件结构破坏，采用软性铺粉机构对零件结构、铺粉质量具有较大的容错度。这一方法局限为：通常软性铺粉机构与刚性铺粉机构相比，铺粉质量较差，导致最终零件的组织和力学性能稳定性波动较大，不利于质量一致性控制。3)优化铺粉速度。对含有薄壁等特殊零件结构的部分采用较低的铺粉速度，可以降低铺粉结构对零件的切向作用，减小零件变形及震动趋势。这一方法的局限在于其作用程度有限，无法对变形问题产生大幅度改善，且会降低铺粉效率，即降低了生产效率，导致成本升高。4)设置合理的支撑结构。支撑优化设计适用范围广，技术手段灵活，是一种更为通用的解决方法，但由于支撑结构后续需要采用一定工艺方法去除，可能由于在去支撑过程中产生额外的外力作用，导致薄壁结构产生塑性变形。为避免这一问题，工艺设计应当采用尽量少的支撑结构，减少后处理工艺难度。为了使复杂零件结构的成形质量达到较好效果，通常会采取以上技术手段相结合的方法，但上述方法均具有一定缺点，在采用上述手段结合时，需要根据实际需要综合考虑对牺牲哪些因素，例如牺牲生产效率还是牺牲质量一致性等等。因此，针对上述解决手段效果受限的前提下，针对采用硬质铺粉机构、铺粉速度固定、成形方向确定的具有多层薄壁圆环零件结构，本领域需要一种生产效率高、成形零件质量优良且一致性好的技术方案。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供一种激光选区熔化成形多层薄壁件的支撑件。本技术的一个目的是提供一种激光选区熔化成形多层薄壁件的成形中间体。本技术的一个目的是提供一种激光选区熔化成形的多层薄壁件。根据本技术一个方面的一种激光选区熔化成形多层薄壁件的支撑件，所述多层薄壁件包括径向相邻的至少两薄壁，每一所述薄壁的壁厚范围为0.5mm-2mm，相邻的两薄壁之间限定径向环形空间，所述支撑件包括：支撑环体，位于所述径向环形空间，所述支撑环体的整周地填充所述径向环形空间，与形成所述径向环形空间的两薄壁在径向的间隙为0.2mm-1mm，非接触地支撑所述两薄壁。在所述支撑件的一个或多个实施例中，所述径向空间内还设置有径向两端连接所述两薄壁的肋板，所述支撑环体包括多个周向相邻的环扇体，相邻的所述环扇体之间的周向间隙为所述肋板的厚度。在所述支撑件的一个或多个实施例中，所述支撑环体的高度大于所述两薄壁0.5mm-2mm。在所述支撑件的一个或多个实施例中，所述支撑环体的径向厚度大于等于3mm。在所述支撑件的一个或多个实施例中，所述支撑环体的径向厚度大于等于10mm，所述支撑环体具有镂空区。根据本技术一个方面的一种激光选区熔化成形多层薄壁件的成形中间体，包括：径向相邻的至少两薄壁，每一所述薄壁的壁厚范围为0.5mm-2mm，径向相邻的两薄壁之间限定径向环形空间；支撑件，包括支撑环体，位于所述径向环形空间，所述支撑环体的整周地填充所述径向环形空间，与形成所述径向环形空间的两薄壁在径向的间隙为0.2mm-1mm，非接触地支撑所述两薄壁。在所述成形中间体的一个或多个实施例中，所述中间体包括径向相邻的至少三个径向环形空间，所述支撑环体在所述径向相邻的至少三个径向环形空间中相隔一个地设置。在所述成形中间体的一个或多个实施例中，还包括肋板，其径向两端连接径向相邻的两薄壁的肋板，所述肋板的厚度为0.5mm-2mm，所述支撑环体包括多个周向相邻的环扇体，相邻的所述环扇体之间的周向间隙为所述肋板的厚度。在所述成形中间体的一个或多个实施例中，所述成形中间体的底部具有的尺寸余量。根据本技术一个方面的一种激光选区熔化成形工艺成形的多层薄壁件，通过激光选区熔化成形工艺成形，所述多层薄壁件包括径向相邻的至少两薄壁，每一所述薄壁的壁厚范围为0.5mm-2mm，所述多层薄壁件的成形中间体的结构为如以上任意一项所述的成形中间体。本技术的进步效果可以包括下列之一或组合：(1)减少成形零件的变形或错层缺陷通过设计支撑件，提升零件变形抗力，消除零件受到扰动后的变形，减少零件可能出现的缺陷，提升质量一致性，同时支撑件与薄壁件之间非接触地支撑，不存在冶金结合，可在零件与基板分离后自动脱落；(2)提升工艺过程稳定性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光选区熔化成形多层薄壁件的支撑件，所述多层薄壁件包括径向相邻的至少两薄壁，每一所述薄壁的壁厚范围为0.5mm-2mm，相邻的两薄壁之间限定径向环形空间，其特征在于，所述支撑件包括：/n支撑环体，位于所述径向环形空间，所述支撑环体的整周地填充所述径向环形空间，与形成所述径向环形空间的两薄壁在径向的间隙为0.2mm-1mm，非接触地支撑所述两薄壁。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光选区熔化成形多层薄壁件的支撑件，所述多层薄壁件包括径向相邻的至少两薄壁，每一所述薄壁的壁厚范围为0.5mm-2mm，相邻的两薄壁之间限定径向环形空间，其特征在于，所述支撑件包括：
支撑环体，位于所述径向环形空间，所述支撑环体的整周地填充所述径向环形空间，与形成所述径向环形空间的两薄壁在径向的间隙为0.2mm-1mm，非接触地支撑所述两薄壁。


2.如权利要求1所述的支撑件，其特征在于，所述径向环形空间内还设置有径向两端连接所述两薄壁的肋板，所述支撑环体包括多个周向相邻的环扇体，相邻的所述环扇体之间的周向间隙为所述肋板的厚度。


3.如权利要求1所述的支撑件，其特征在于，所述支撑环体的高度大于所述两薄壁0.5mm-2mm。


4.如权利要求1所述的支撑件,其特征在于，所述支撑环体的径向厚度大于等于3mm。


5.如权利要求4所述的支撑件，其特征在于，所述支撑环体的径向厚度大于等于10mm，所述支撑环体具有镂空区。


6.一种激光选区熔化成形多层薄壁件的成形中间体，其特征在于，包括：
径向相邻的至少两薄壁，每一所述薄壁的...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷力明，侯慧鹏，李雅莉，张渝，李继保，
申请(专利权)人：中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司，中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：新型
国别省市：上海;31