一种激光选区熔化成形的方法及产品技术

本发明专利技术公开一种激光选区熔化成形的方法及产品，涉及熔覆增材制造领域，用于解决激光选区熔化成形的零部件产品表面质量较差的问题。一种激光选区熔化成形的方法，首先对切片层中轮廓的路径对金属粉末进行烧结，再平铺一层与单个切片层相同厚度的金属粉末，对切片层中轮廓和实体的路径对金属粉末进行烧结，重复步骤直至打印完成；方法可应用于各种金属材料，具有普适性；制得的零部件产品表面粗糙度可达到Ra3.2，无需再进行加工或者打磨处理可直接喷砂使用。直接喷砂使用。直接喷砂使用。

【技术实现步骤摘要】
一种激光选区熔化成形的方法及产品


[0001]本专利技术涉及熔覆增材制造领域，尤其涉及一种激光选区熔化成形的方法及产品。

技术介绍

[0002]激光选区熔化成形(简称SLM)是应用较为广泛、成熟度较高的工艺方法。该方法基于快速成形的基本思想，采用逐层熔覆增材制造方式，根据零件的三维模型，将模型按一定的厚度切片分层，随后在数控系统的控制下，用激光通过振镜控制熔化的金属粉末，直接成形具有特定几何形状的零件。
[0003]随着该技术成熟并产业化，通过激光选区熔化成形技术批产的零件越来越多。但是，目前激光选区熔化成形的零部件产品表面的局部位置粗糙，需要二次加工之后才可进一步进行处理和组装等工序，同时通过激光选区熔化成形的方法制得的零部件产品有明显的堆叠痕迹，其表面质量较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决激光选区熔化成形的零部件产品表面质量较差的问题，本专利技术提供了一种激光选区熔化成形的方法及产品。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种激光选区熔化成形的方法，采用如下技术方案：
[0006]一种激光选区熔化成形的方法，具体过程为构建零件的三维模型并沿成形方向进行分层切片，获取切片层的基础数据，将所述基础数据输入至加工系统中进行激光选区熔化成形，所述激光选区融化成形，包括步骤：
[0007]S1：平铺一层与单个所述切片层相同厚度的金属粉末；
[0008]S2：使用第一激光按照对应所述切片层中轮廓的路径对所述金属粉末进行烧结；
[0009]S3：在步骤S2烧结完成的平面上再平铺一层与单个所述切片层相同厚度的金属粉末；
[0010]S4：使用第一激光按照对应所述切片层中轮廓的路径对上层所述金属粉末进行烧结，同时使用第二激光按照对应所述切片层中实体的路径对上下两层所述金属粉末进行烧结；
[0011]S5：重复上述步骤S1
‑
S4，直至打印完成。
[0012]采用上述技术方案的情况下，首先对切片层中轮廓的路径对所述金属粉末进行烧结，再平铺一层与单个切片层相同厚度的金属粉末，对切片层中轮廓和实体的路径对金属粉末进行烧结，重复步骤直至打印完成；方法可应用于各种金属材料，具有普适性；制得的零部件产品表面粗糙度可达到Ra3.2，无需再进行加工或者打磨处理可直接喷砂使用。
[0013]优选的，所述步骤S1中的平铺一层与单个所述切片层相同厚度的金属粉末，具体为：将成形平台下降与单个所述切片层的厚度相同的距离，平铺一层与单个所述切片层相同厚度的金属粉末；
[0014]所述步骤S3中的在步骤S2烧结完成的平面上再平铺一层与单个所述切片层相同
厚度的金属粉末，具体为：成形平台再下降与单个所述切片层的厚度相同的距离，在步骤S2烧结完成的平面上再平铺一层与单个所述切片层相同厚度的金属粉末。
[0015]优选的，所述第一激光通过第一激光器发射，所述第二激光通过第二激光器发射。
[0016]采用上述技术方案的情况下，设置双光束激光，其可提高激光选区熔化成形的打印效率，同时，打印过程中，固定激光的工作参数可大幅提高激光的使用寿命，与此同时，加工系统的稳定性较优，发生工况的概率较低，可长时间连续工作。
[0017]优选的，所述第一激光的光斑直径为30
‑
50μm，功率为60
‑
170W，扫描速度500～1500mm/s，烧结层厚为0.015
‑
0.025mm。
[0018]优选的，所述第二激光的光斑直径为80
‑
100μm，功率为250
‑
400W，扫描速度800
‑
1400mm/s，线间距为0.15
‑
0.20mm，烧结层厚为0.03
‑
0.05mm。
[0019]采用上述技术方案的情况下，控制激光光斑直径提高零部件产品的打印效率同时可兼顾增强表面质量；同时控制激光功率、扫描速度以及烧结层厚，可防止成型过程中微观结构上存在气孔及未熔合的缺陷。
[0020]优选的，每层所述金属粉末的层厚0.015
‑
0.025mm。
[0021]采用上述技术方案的情况下，防止热输入减少导致金属粉末烧结充分而造成微观结构的缺陷，同时可兼顾打印效率。
[0022]优选的，所述金属粉末为金属单质或预合金粉末，粒径为10
‑
60μm。
[0023]采用上述技术方案的情况下，控制粒径可充分使金属粉末混合均匀，防止因为粒径过大导致烧结层中各组分含量不均而引起表面质量局部存在缺陷。
[0024]优选的，所述激光选区熔化成形过程中，加工系统中充满氩气惰性气体，氧含量≤1000ppm。
[0025]采用上述技术方案的情况下，惰性氛围下进行打印过程，可防止在金属粉末烧结的过程中发生氧化导致其零部件产品成为废料。
[0026]第二方面，一种零部件产品所述的激光选区熔化成形的方法制得。
[0027]采用上述技术方案的情况下，通过上述方法制得的零部件产品，其表面粗糙度为Ra3.2
‑
Ra6.3，表面质量得到增强。
附图说明
[0028]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0029]图1为第X切片层示意图。
[0030]图2为加工系统结构示意图
[0031]附体标记：1为双光束激光系统；2为金属粉末；3零部件产品；4为成形平台；5为成形仓；6为升降装置。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0033]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0034]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0035]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光选区熔化成形的方法，具体过程为构建零件的三维模型并沿成形方向进行分层切片，获取切片层的基础数据，将所述基础数据输入至加工系统中进行激光选区熔化成形，其特征在于，所述激光选区熔化成形，包括步骤：S1：平铺一层与单个所述切片层相同厚度的金属粉末；S2：使用第一激光按照对应所述切片层中轮廓的路径对所述金属粉末进行烧结；S3：在步骤S2烧结完成的平面上再平铺一层与单个所述切片层相同厚度的金属粉末；S4：使用第一激光按照对应所述切片层中轮廓的路径对上层所述金属粉末进行烧结，同时使用第二激光按照对应所述切片层中实体的路径对上下两层所述金属粉末进行烧结；S5：重复上述步骤S1
‑
S4，直至打印完成。2.根据权利要求1所述的激光选区熔化成形的方法，其特征在于，所述步骤S1中的平铺一层与单个所述切片层相同厚度的金属粉末，具体为：将成形平台下降与单个所述切片层的厚度相同的距离，平铺一层与单个所述切片层相同厚度的金属粉末；所述步骤S3中的在步骤S2烧结完成的平面上再平铺一层与单个所述切片层相同厚度的金属粉末，具体为：成形平台再下降与单个所述切片层的厚度相同的距离，在步骤S2烧结完成的平面上再平铺一层与单个所述切片层相同厚度的金属粉末。3.根据权利要求1所述的激光选区熔化成形的方法，其特征在于，所述第一激光通过第一激光器发射，所述第二激光通过第二激光器发射。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：马瑞鑫，刘敬轩，李欣红，李会敏，张文敬，
申请(专利权)人：鑫精合激光科技发展北京有限公司，
类型：发明
国别省市：