一种制造热等静压粉末冶金零件真空自封装包套的方法技术

本发明专利技术公开了一种制造热等静压粉末冶金零件真空自封装包套的方法，其包括以下步骤：S1、获取目标零件的结构模型；S2、根据零件结构模型设计热等静压毛坯模型；S3、提取热等静压毛坯模型的闭合外表面轮廓作为包套模型；S4、对包套模型进行处理，并将文件导入电子束选区熔化设备控制系统；S5、使用电子束选区熔化设备成形包套，粉末同时被真空封装在完全密闭的包套内；S6、对包套外表面进行清理，完成真空自封装整体粉末包套的制作；S7、把真空自封装整体粉末包套放入热等静压炉中热等静压、取出工件、机械加工后成为最终零件。本发明专利技术能够制造出复杂零件包套，同时省去了传统的焊接法制造包套流程。包套流程。包套流程。

【技术实现步骤摘要】
一种制造热等静压粉末冶金零件真空自封装包套的方法


[0001]本专利技术涉及增材制造和粉末冶金
，尤其涉及一种制造热等静压粉末冶金零件真空自封装包套的方法。

技术介绍

[0002]电子束选区熔化(SEBM)是目前用于金属增材制造的主要工艺之一，它利用高能电子束作为热源，在真空环境下，取粉器铺放一层预设厚度的粉末在成形平台上，电子束按照CAD文件规划的路径扫描，选择性熔化粉末，金属粉末完全熔化快速冷却并凝固成型，扫描完成一层后，升降台下降一个粉末层的厚度，铺粉器重新铺放新的一层粉末，依次叠层制造，直到零件成形完毕。目前，SEBM成型材料涵盖了不锈钢、钛合金、镍基高温合金、Co
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Cr
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Mo等多种金属及合金材料。但是由于逐层成形零件反复的急冷急热过程，和热影响区的存在，使得零件中可能存在应力集中和微观裂纹，严重的可导致整个零件开裂。且打印大型零件的能源消耗和费用都很高，因此，成为本领域中该技术应用的瓶颈。
[0003]热等静压粉末冶金是一种集高温高压与一体的成形工艺，该技术具有零件组织细小、力学性能高、工艺流程短等优点，尤其适合大尺寸钛基、镍基高温合金等难加工贵重材料成型，在制造航空发动机涡轮盘等关键部件中已经得到实际应用，是一种比较成熟的技术。但是，热等静压技术也存在一定的瓶颈和加工难点。例如，外部复杂包套难加工、异质包套难去除等，使得该技术的应用受到限制。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种加工难度低、工序少的制造热等静压粉末冶金零件真空自封装包套的方法。
[0005]一种制造热等静压粉末冶金零件真空自封装包套的方法，其包括以下步骤：
[0006]S1、获取目标零件的结构模型；
[0007]S2、根据零件结构模型设计热等静压毛坯模型；
[0008]S3、提取热等静压毛坯模型的闭合外表面轮廓作为包套模型；
[0009]S4、对包套模型进行处理，并将文件导入电子束选区熔化设备控制系统；
[0010]S5、使用电子束选区熔化设备成形包套，粉末同时被真空封装在完全密闭的包套内；
[0011]S6、对包套外表面进行清理，完成真空自封装整体粉末包套的制作；
[0012]S7、把真空自封装整体粉末包套放入热等静压炉中热等静压、取出工件、机械加工后成为最终零件。
[0013]在其中一个实施例中，所述步骤S1中，获取目标零件的结构模型包括：使用计算机辅助设计软件直接构建，或对目标零件进行激光扫描、CT断层扫描，得到点云数据，然后，利用逆向工程来构造目标零件的结构模型。
[0014]在其中一个实施例中，所述步骤S2中，设计热等静压毛坯模型包括：根据零件模型
预留机加工余量设计零件毛坯、计算热等静压收缩量、减小表面应力集中。
[0015]在其中一个实施例中，所述步骤S3中，提取热等静压毛坯模型的闭合外表面轮廓作为包套模型，所述包套模型的外表面是具有一定厚度的实体。
[0016]在其中一个实施例中，所述步骤S4中，对包套模型进行处理，包括：支撑设计、温度模拟、变形模拟和切片处理。
[0017]在其中一个实施例中，所述步骤S6之后还包括步骤：
[0018]S61、对自封装整体密闭粉末包套进行检漏，所述检漏采用的方法为氦质谱检漏法和卤素检漏法。
[0019]在其中一个实施例中，所述自封装整体密闭粉末包套的包套材料和粉末材料相同。
[0020]上述制造热等静压粉末冶金零件真空自封装包套的方法，通过采用电子束选区熔化的方法制造热等静压粉末冶金复杂结构零件真空自封装整体粉末包套，再利用热等静压技术和机加工，以获得复杂结构零件，省去了传统的焊接法制造包套流程，减小了包套的加工难度，以及制造包套后再次装填粉末、抽真空和再封装的过程，从而大大减少了工序，为快速制造热等静压粉末冶金复杂结构零件提供了一种方法。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0023]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0024]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0025]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0026]参阅图1所示，本专利技术一实施例提供一种制造热等静压粉末冶金零件真空自封装包套的方法，其包括以下步骤：
[0027]S1、获取目标零件的结构模型；具体地，获取目标零件的结构模型包括：使用计算
机辅助设计软件直接构建，或对目标零件进行激光扫描、CT断层扫描，得到点云数据，然后，利用逆向工程来构造目标零件的结构模型。
[0028]S2、根据零件结构模型设计热等静压毛坯模型；本实施例中，为了得到良好的零件，需要对热等静压后的零件留出足够的加工余量。通过查表、经验估算或者分析计算法确定合适的加工余量的大小，在目标零件的基础上考虑加工余量，反求零件毛坯的形状、尺寸及大小，确定零件毛坯模型；根据零件毛坯要求的致密度，考虑松装密度和热等静压收缩量，推导出热等静压毛坯模型。其中，松装密度是粉末试样自然填充规定的容器时，单位容器内粉末的质量。电子束选区熔化一层层铺粉填充包套内部的粉末密度，即是包套自封装后的松装密度。
[0029]S3、提取热等静压毛坯模型的闭合外表面轮廓作为包套模型；本实施例中，所述包套模型的外表面是具有一定厚度的实体。
[0030]S4、对包套模型进行处理，并将文件导入电子束选区熔化设备控制系统；具体地，对包套模型进行处理，包括：支撑设计、温度模拟、变形模拟、切片处理等。三维模型选择合适的摆放，尽量选择支撑少的摆放方向，且支撑的打印可以采用单道电子束即可满足要求，以提高打印速率，减少支撑对粉末冶金热等静压的影响等。接着，用计算机模拟软件进行变形模拟和温度模拟等。最后对三维模型进行切片处理，完成3D到2D的转变。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造热等静压粉末冶金零件真空自封装包套的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取目标零件的结构模型；S2、根据零件结构模型设计热等静压毛坯模型；S3、提取热等静压毛坯模型的闭合外表面轮廓作为包套模型；S4、对包套模型进行处理，并将文件导入电子束选区熔化设备控制系统；S5、使用电子束选区熔化设备成形包套，粉末同时被真空封装在完全密闭的包套内；S6、对包套外表面进行清理，完成真空自封装整体粉末包套的制作；S7、把真空自封装整体粉末包套放入热等静压炉中热等静压、取出工件、机械加工后成为最终零件。2.如权利要求1所述的制造热等静压粉末冶金零件真空自封装包套的方法，其特征在于，所述步骤S1中，获取目标零件的结构模型包括：使用计算机辅助设计软件直接构建，或对目标零件进行激光扫描、CT断层扫描，得到点云数据，然后，利用逆向工程来构造目标零件的结构模型。3.如权利要求1所述的制造热等静压粉末冶金零件真空自封装包套的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨义，王明志，吴松全，胡嘉南，侯娟，王皞，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：