带倾斜面的成形件及其成形方法技术

本发明专利技术的一个目的在于提供一种带倾斜面成形件的成形方法，提供了一种成形具有倾斜面结构零件的方法。本发明专利技术的另一个目的在于提供一种带倾斜面的成形件。成形方法包括：获得待成形零件的模型；对模型分层切片处理成为若干成形层；对每一成形层进行扫描路径规划。其中，对于构成倾斜面的多个成形层中具有悬空区域以及非悬空区域，边框扫描路径由第一路径以及第二路径组成，第一路径对应非悬空区域，第二路径对应悬空区域。根据倾角大小对第一路径、第二路径设定制备工艺参数，并根据已设定的制备工艺参数逐层打印。其中，第一路径制备工艺参数中的能量密度小于第二路径制备工艺参数中的能量密度。

【技术实现步骤摘要】
带倾斜面的成形件及其成形方法
本专利技术涉及一种增材制造技术，尤其涉及一种带倾斜面的成形件及其成形方法。
技术介绍
增材制造（AdditiveManufacturing，AM）技术作为一种新兴制造技术近年来发展迅猛，激光熔化沉积（LaserMeltingDeposition，LMD）技术是在快速原型制造（RapidPrototyping，RP）基础上发展起来的一种先进的直接能量沉积增材制造技术，与传统的锻造-机械加工成形技术相比，具有：（1）材料利用率高，机加工量小；（2）生产过程工序少，工艺简单，具有较高的柔性和快速反应能力；（3）成形过程无需模具、生产制造成本低，周期短的工艺特点，能极大的满足高熔点、难加工、价格昂贵的金属材料的低成本制造，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。基于增材制造离散-堆积的技术原理，零件在倾斜结构位置需通过添加支撑才能实现逐层堆积，最终实现零件成形，这就限制了增材制造技术在复杂零件上的进一步应用。如激光熔化沉积等同轴送粉/送丝的激光熔化沉积技术也不例外，通过逐层累积近净成形零件。其在对具有倾斜面结构进行成形时，在分层切片后会产生没有支撑的悬空结构，因此，针对具有倾斜结构的零件，在倾斜结构下方无粉末、实体结构等支撑，若依靠自身逐层堆积的特点直接成形，仅能成形较小的倾斜角度，一般与沉积方向的倾斜角度不超过30°，若想成形具有更大倾斜角的倾斜结构，则需通过添加支撑等方式成形。如公开号为CN106475561A，名称为“一种适用于倾斜悬垂薄壁结构的辅助支撑结构”的中国专利技术专利申请文件中公开了一种适用于倾斜悬垂薄壁结构的辅助支撑结构，其在悬垂端和成形基板间采用网格支撑，在悬垂薄壁结构背面采用薄片式实体支撑，且网格支撑与实体支撑固连形成整体；可避免悬垂部位出现翘曲变形及层间错位等缺陷。然而添加上述支撑不仅增加了支撑添加和设计的模型处理时间，实体支撑的设计也会增加零件增材制造成形过程的时间成本。成形后支撑还需通过机加工的方式去除，造成了材料的极大浪费，零件加工的时间和成本也随之增加。现有技术已有关于通过调节成形参数来获得具有倾斜面成形件的研究，如公开号为CN110696366A，名称为“一种增材制造技术成型倾斜面的表面形貌调控方法”的中国专利技术专利申请文件中记载了将成型零件进行了轴向梯度化和周向梯度化两个过程，并在成型时将不同部分配置不同的成型工艺参数，使得加工得到的零件表面形貌基本一致，不同倾角部分表面粗糙度差异小。然而现有技术中仍缺少对于送粉/送丝增材制造工艺成形无支撑倾斜面结构的研究。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种带倾斜面成形件的成形方法，提供了一种无支撑结构成形具有倾斜面结构零件的方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种带倾斜面的成形件，其通过前述方法成形。为实现前述一个目的的带倾斜面成形件的成形方法，用于成形带倾斜面的成形件，所述倾斜面具有倾角，所述倾角为所述倾斜面与成形基板之间的夹角，所述夹角为锐角；所述成形方法包括：获得待成形零件的模型，所述模型具有至少一个倾斜面；对所述模型沿垂直于沉积方向分层切片处理成为若干成形层；对每一所述成形层进行扫描路径规划，规划后的所述扫描路径包括内填充扫描路径以及位于所述内填充扫描路径外周的边框扫描路径；其中，对于构成所述倾斜面的多个成形层中，至少一个待成形层具有突出于已成形层的悬空区域以及非悬空区域，所述边框扫描路径由第一路径以及第二路径组成，所述第一路径对应所述非悬空区域，所述第二路径对应所述悬空区域；根据倾角大小对所述第一路径设定第一制备工艺参数，以及对所述第二路径设定第二制备工艺参数；采用激光熔化沉积工艺，根据已设定的所述制备工艺参数逐层打印，以成形带倾斜面的成形件；其中，所述第一制备工艺参数中的能量密度小于所述第二制备工艺参数中的能量密度。在一个或多个实施方式中，所述方法还包括：对所述内填充扫描路径设定第三制备工艺参数；其中，所述第三制备工艺参数中的能量密度小于所述第一制备工艺参数中的能量密度。在一个或多个实施方式中，通过调节制备工艺参数中的激光功率和/或扫描速率以获得不同大小的所述能量密度。在一个或多个实施方式中，成形时，对所述第一路径以及所述第二路径连续打印。在一个或多个实施方式中，相邻两成形层中，所述内填充扫描路径之间具有90°夹角。在一个或多个实施方式中，所述路径规划还包括：规划所述第二路径沿所述第一路径延伸的延伸路径；规划所述第二路径与所述内填充扫描路径之间的距离；其中，对所述延伸路径设定第二制备工艺参数。在一个或多个实施方式中，所述路径规划还包括：规划所述第二路径朝向所述内填充扫描路径的偏置距离。在一个或多个实施方式中，在所述对所述模型进行分层切片处理之前，所述成形方法还包括：对所述模型进行余量添加处理。为实现前述另一目的的带倾斜面的成形件，采用如前所述的带倾斜面成形件的成形方法成形。本专利技术的进步效果包括至少如下：通过在零件中构成所述倾斜面的成形层中，将成形层的边框扫描路径划分成为第一路径以及第二路径，对第二路径采用相对较大的能量密度进行成形，使得第二路径在成形过程中，粉末在该位置受相对较大能量密度的作用而熔化沉积形成更大更厚的熔池，补偿熔池在倾斜结构位置因靠近边界的部分悬空区域受重力作用产生塌陷而减少的沉积量，从而保证了倾斜结构沉积量足够，确保倾斜面的倾斜角度能够有效成形。附图说明本专利技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：图1示意性示出了通过本成形方法成形的成形件一个实施方式的示意图；图2为本成形方法一个实施方式的流程示意框图；图3示出了零件一个实施方式中构成倾斜面的成形层的示意图；图4示出了在零件中构成所述倾斜面的成形层路径规划一个实施方式的示意图；图5示出了在零件中构成所述倾斜面的成形层路径规划另一实施方式的示意图；图6示出了通过本方法一个实施方式激光熔化沉积成形实物图；图7为采用传统方法激光熔化沉积成形实物图。具体实施方式下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本申请的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带倾斜面成形件的成形方法，用于成形带倾斜面的成形件，所述倾斜面具有倾角，所述倾角为所述倾斜面与成形基板之间的夹角，所述夹角为锐角；/n其特征在于，所述成形方法包括：/n获得待成形零件的模型，所述模型具有至少一个倾斜面；/n对所述模型沿垂直于沉积方向分层切片处理成为若干成形层；/n对每一所述成形层进行扫描路径规划，规划后的所述扫描路径包括内填充扫描路径以及位于所述内填充扫描路径外周的边框扫描路径；/n其中，对于构成所述倾斜面的多个成形层中，至少一个待成形层具有突出于已成形层的悬空区域以及非悬空区域，所述边框扫描路径由第一路径以及第二路径组成，所述第一路径对应所述非悬空区域，所述第二路径对应所述悬空区域；/n根据倾角大小对所述第一路径设定第一制备工艺参数，以及对所述第二路径设定第二制备工艺参数；/n采用激光熔化沉积工艺，根据已设定的所述制备工艺参数逐层打印，以成形带倾斜面的成形件；/n其中，所述第一制备工艺参数中的能量密度小于所述第二制备工艺参数中的能量密度。/n

【技术特征摘要】
1.一种带倾斜面成形件的成形方法，用于成形带倾斜面的成形件，所述倾斜面具有倾角，所述倾角为所述倾斜面与成形基板之间的夹角，所述夹角为锐角；
其特征在于，所述成形方法包括：
获得待成形零件的模型，所述模型具有至少一个倾斜面；
对所述模型沿垂直于沉积方向分层切片处理成为若干成形层；
对每一所述成形层进行扫描路径规划，规划后的所述扫描路径包括内填充扫描路径以及位于所述内填充扫描路径外周的边框扫描路径；
其中，对于构成所述倾斜面的多个成形层中，至少一个待成形层具有突出于已成形层的悬空区域以及非悬空区域，所述边框扫描路径由第一路径以及第二路径组成，所述第一路径对应所述非悬空区域，所述第二路径对应所述悬空区域；
根据倾角大小对所述第一路径设定第一制备工艺参数，以及对所述第二路径设定第二制备工艺参数；
采用激光熔化沉积工艺，根据已设定的所述制备工艺参数逐层打印，以成形带倾斜面的成形件；
其中，所述第一制备工艺参数中的能量密度小于所述第二制备工艺参数中的能量密度。


2.如权利要求1所述的带倾斜面成形件的成形方法，其特征在于，还包括：
对所述内填充扫描路径设定第三制备工艺参数；
其中，所述第三制备工艺参数中的能量密度小于所述第一制备工艺参数中的能量密度。

【专利技术属性】
技术研发人员：付俊，雷力明，周新民，付鑫，闫雪，
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：发明
国别省市：上海;31