一种金属材料增材制造的新方法技术

本发明专利技术公开了一种金属材料增材制造的新方法，可以精确控制增材制造单层金属材料的厚度，克服了应用金属粉末通过铺粉技术进行增材制造时，对金属粉末形状和粒度要求苛刻，对铺粉技术要求高、难度大、铺粉速度慢的制约，同时能够显著降低增材制造工件的孔隙率，提高增材制造工件的致密度。也能够有效降低增材制造原材料的成本，提高增材制造的速度和质量，拓展增材制造金属材料的适用范围。增材制造金属材料的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种金属材料增材制造的新方法


[0001]本专利技术属于现代先进制造
，具体涉及一种金属材料增材制造的新方法。

技术介绍

[0002]随着现代先进制造技术的发展，应用增材制造技术，制备金属材质的工件，在大量科学研究探索和工程应用验证的基础上，增材制造的设备和工艺逐渐成熟，增材制造产品的性能和质量逐渐提高，增材制造技术作为一种加工制造高端金属零部件的先进生产技术，已经被人们熟知和接受。
[0003]但是，目前广泛应用金属粉末作为金属零部件增材制造的原材料，为了保证铺粉的可靠性和粉层厚度的均匀性，只能使用一定粒度的球形金属粉末。不仅金属粉末的成本高，铺粉速度慢、技术复杂，而且存在金属粉尘污染环境、危害工作人员健康的隐患(如增材制造后清理制造腔室和回收旧粉)。
[0004]目前，金属箔纸的制造技术日益发达，不锈钢、铝合金、钛合金、镍合金、铜合金、钴合金、钼、铌、钽、锆等金属材料的箔材已成为成熟的商品，厚度均匀且精确可控，最小厚度接近1微米。
[0005]相对于金属粉末，应用金属箔材进行增材制造，具有加工层厚度精准，铺设技术难度低、速度快，原料成本低，产品质量高，同时不存在金属粉尘对环境和人体的安全隐患等优势。另外，应用金属箔材进行增材制造时，通过设置多个储料仓，可以相对方便且精准的对加工层金属箔纸的材质和厚度，根据需要进行调整和改变，十分适合制造成分梯度变化或性能梯度变化精准可控的复合材料或梯度功能材料等。

技术实现思路

[0006]本专利技术设计了一种金属材料增材制造的新方法，其特征在于：应用金属箔纸，替代增材制造所用的相应金属粉末，通过机械机构牵引完成特定厚度箔纸的铺设，同时张紧和压紧所铺设的金属箔纸，然后进行增材制造。完成当前层的增材制造加工后，由机械机构对当前加工层表面进行推刮清理并冷压整平，再继续铺设下一层的金属箔纸。另外，通过机械机构功能强化，可以对下一层铺设金属箔纸的材质和厚度进行更换。
[0007]激光束、电子束、等离子束、电弧、辐射热弧等能量源均可应用于本专利技术所述的以金属箔纸为原材料的增材制造。根据金属箔纸的材质和增材制造技术，本专利技术所述的以金属箔纸为原材料的增材制造，适用于真空、可控气氛、空气等环境条件，并对金属箔纸和增材制造基板进行预热。
[0008]本专利技术的优点是：应用金属箔材进行增材制造，具有加工层厚度精准，铺设技术难度低、速度快，原料成本低，产品质量高，同时不存在金属粉尘对环境和人体的安全隐患等优势。另外，可以调控加工层箔纸的材质和厚度，制造成分梯度变化或性能梯度变化精准可控的复合材料。
具体实施方式
[0009]具体实施例1：
①
以市场采购厚度为0.02mm的铝箔装入机械机构的储料仓中；
②
将铝箔和镍箔的纸头分别夹持在机械机构的两个牵引器上，将储料仓设置为静止状态，牵引器将铝箔张紧；
③
闭合增材制造加工室，抽真空，打开控制开关；
④
储料仓由静止状态进入工作状态；
⑤
牵引器预热并牵引铝箔平铺在平整的处于预热温度的镍合金基板上，储料仓自动转换到静止状态；
⑥
牵引器张紧铝箔，机械机构上的固定压板运动到设定位置下降，在铝箔加工区外压紧铝箔；
⑦
激光头工作，对铝箔进行增材制造加工；
⑧
激光头完成工作，固定压板升高收回；
⑨
清理器沿水平方向移动，由移动前沿的毛刷和刮刀清理加工面的飞溅物和残渣；
⑩
清理器收回，平整压板运动到设定位置下降到加工面，对增材制造加工区进行加压平整；平整压板减压，升高收回，牵引器切断铝箔，同时夹持连接储料仓的铝箔纸头；按工序的次序，进行下一层的增材制造加工。
[0006]具体实施例2：
①
以市场采购厚度为0.02mm的铝箔和厚度为0.08mm的镍箔为原料，分别装入机械机构的储料仓1和储料仓2中；
②
将铝箔和镍箔的纸头分别夹持在机械机构的牵引器1和牵引器2上，将储料仓1和储料仓2均设置为静止状态，牵引器1将铝箔张紧，牵引器2将镍箔张紧；
③
闭合增材制造加工室，抽真空，打开控制开关；
④
储料仓1由静止状态进入工作状态；
⑤
牵引器1预热并牵引铝箔平铺在平整的处于预热温度的镍合金基板上，储料仓1自动转换到静止状态；
⑥
牵引器1张紧铝箔，机械机构上的固定压板运动到设定位置下降，在铝箔加工区外压紧铝箔；
⑦
激光头工作，对铝箔进行增材制造加工；
⑧
激光头完成工作，固定压板升高收回；
⑨
清理器沿水平方向移动，由移动前沿的毛刷和刮刀清理加工面的飞溅物和残渣；
⑩
清理器收回，平整压板运动到设定位置下降到加工面，对增材制造加工区进行加压平整；平整压板减压，升高收回，牵引器1切断铝箔，同时夹持连接储料仓1的铝箔纸头；启动机械机构，将当前工作储料仓由储料仓1切换为储料仓2；按工序按工序的次序，进行下一层镍箔的增材制造加工，其中的储料仓1应为储料仓2，牵引器1应为牵引器2；启动机械机构，将当前工作储料仓由储料仓2切换为储料仓1；按工序的次序，进行下一层铝箔的增材制造加工。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属材料增材制造的新方法，其特征在于：所用原材料为箔纸形态的金属材料。2.如权利要求1所述的金属材料增材制造的新方法，其特征在于：对应金属箔纸的厚度在3.00mm
‑
0.001mm。3.如权利要求1所述的金属材料增材制造的新方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘延辉，李军，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：