去除选区激光熔化制备钛及钛合金产品支撑结构的方法技术

本发明专利技术涉及一种去除选区激光熔化制备钛及钛合金产品支撑结构的方法，步骤为：将选择性激光熔化SLM成型的带有支撑结构的零件放置于热处理炉中，并设定好热处理温度值和保温时间；向热处理炉中充入惰性保护气体，待热处理炉内氧含量降至所需浓度以下后开始进行热处理；在热处理温度达到设定的热处理温度值之后，向热处理炉中通入氟化氢铵、氟化钠、氯化钠、氟化铝和水的混合溶液。通过本发明专利技术，本发明专利技术可以在热处理过程中汽化并将支撑结构腐蚀，同时对零件的尺寸精度影响较小，弥补了现阶段机械加工设备加工能力不足以及需要大规模人工加工的缺点，有效降低了增材制造产品的综合成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
去除选区激光熔化制备钛及钛合金产品支撑结构的方法


[0001]本专利技术属于钛及钛合金3D打印技术应用领域，并且更具体地，涉及一种去除选区激光熔化制备钛及钛合金产品支撑结构的方法。

技术介绍

[0002]增材制造(Additive Manufacturing，AM)，又称三维打印、直接数字制造或者自由形式制造，从20世纪80年代末快速原型技术出现后，经历了30多年的发展，是目前快速发展的先进制造技术之一。ISO ASTM 52900
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2015标准将增材制造定义为：与减材制造不同，根据三维模型数据将材料逐层连接堆积成零件的制造工艺。其中选区激光熔化技术是现在广泛应用的技术之一，20世纪90年代，由于光纤激光技术的发展，基于选择性激光烧结技术，选择性激光熔化(Selective Laser Sintering，SLM)技术应运而生。作为一种前沿的激光增材制造技术，它的成形原理与选择性激光烧结技术相似，使用高能光纤激光将金属粉末材料完全熔化后快速冷却凝固形成高致密功能零件。它的主要优点有成形高致密度金属零件、零件设计自由度高、制造复杂结构零件能力强、零件生产周期短、材料利用率高等。
[0003]然而由于SLM技术的特性，在制备零件时必须添加合适的支撑结构辅助其成型，支撑结构的作用主要包含以下几点：(1)热量传导，当烧结悬空结构时，如果激光束直接在粉末上扫描，热量来不及耗散，形成的熔池温度过高，就会容易产生球化、氧化等现象，而悬空结构下方的支撑结构能有效起到较好的导热作用，确保烧结过程稳定进行；(2)防止变形，SLM成形过程中，工件内部会产生分布复杂且很大的内应力。通常最上层总是产生很大的拉应力，表现为工件边缘往上翘曲，随着逐层积累，工件变形宏观表现为边缘翘曲严重。尤其是存在悬空结构时，这种情况尤为突出。在悬空结构下方添加合理的支撑结构能有效拉住工件，抵抗翘曲，保证工件稳定烧结。正是由于以上原因，导致由SLM成型的零件必须含有大量的支撑结构，同时又由于传统机械加工设备的能力限制以及近年来SLM设备成型尺寸越来越大，造成零件在后期加工去除支撑时付出大量的人力、物力。
[0004]因此，针对上述问题，提供一种去除选区激光熔化制备钛及钛合金产品支撑结构的方法是令人期望的。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种工艺方法，通过对SLM成型的零件进行热处理的同时加入一定量的化学试剂，可在对零件热处理的同时对支撑结构进行腐蚀，可显著降低支撑的强度，节约后处理的时间和人力、物力。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]根据本专利技术的方面，提供一种去除选区激光熔化制备钛及钛合金产品支撑结构的方法，包括以下步骤：
[0008]1)将选择性激光熔化SLM成型的带有支撑结构的零件放置于热处理炉中，并设定好热处理温度值和保温时间；
[0009]2)向热处理炉中充入惰性保护气体，待热处理炉内氧含量降至所需浓度以下后开始进行热处理；
[0010]3)在热处理温度达到设定的热处理温度值之后，向热处理炉中通入氟化氢铵、氟化钠、氯化钠、氟化铝和水的混合溶液。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，该方法还包括以下步骤：
[0012]4)待热处理结束后取出已去除支撑结构的零件。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，在步骤1)中，热处理炉是马弗炉。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，在步骤1)中，设定的热处理温度值为500
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1000℃，保温时间为2
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4h。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，在步骤2)中，惰性保护气体为氩气。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，在步骤2)中，所需浓度是1000ppm。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，在步骤3)中，以5
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50ml/min的流量向热处理炉中通入混合溶液，通入时间为5
‑
50min。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，在步骤3)中，氟化氢铵、氟化钠、氯化钠、氟化铝和水按以下质量比进行配置：氟化氢铵：氟化钠：氯化钠：氟化铝：水＝(0.5
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2g)：(2
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4g)：(0.8
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5g)：(4
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6g)：(50
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100g)。
[0019]通过采用上述技术方案，本专利技术相比于现有技术具有如下优点：
[0020]本专利技术通过在激光增材制造成型零件的热处理过程中加入一定浓度的混合溶液，使其在热处理过程中汽化并将支撑结构腐蚀，同时对零件的尺寸精度影响较小，弥补了现阶段机械加工设备加工能力不足以及需要大规模人工加工的缺点，有效降低了增材制造产品的综合成本。
附图说明
[0021]图1示出了本专利技术提供的一种去除选区激光熔化制备钛及钛合金产品支撑结构的方法的流程图。
具体实施方式
[0022]应当理解，在示例性实施例中所示的本专利技术的实施例仅是说明性的。虽然在本专利技术中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本专利技术主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本专利技术的范围内。在不脱离本专利技术的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。
[0023]如图1所示，本专利技术提供的一种去除选区激光熔化制备钛及钛合金产品支撑结构的方法，包括以下步骤：
[0024]S101：将选择性激光熔化SLM成型的带有支撑结构的零件放置于热处理炉中，并设定好热处理温度值和保温时间；
[0025]S102：向热处理炉中充入惰性保护气体，待热处理炉内氧含量降至所需浓度以下后开始进行热处理；
[0026]S103：在热处理温度达到设定的热处理温度值之后，向热处理炉中通入氟化氢铵、
氟化钠、氯化钠、氟化铝和水的混合溶液。
[0027]本专利技术通过在激光增材制造成型零件的热处理过程中加入一定浓度的混合溶液，使其在热处理过程中汽化并将支撑结构腐蚀。
[0028]在上述方法中，该方法还可以包括以下步骤：
[0029]待热处理结束后取出已去除支撑结构的零件。
[0030]在上述方法中，在步骤S101中，热处理炉是马弗炉；设定的热处理温度值为500
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1000℃，保温时间为2
‑
4h。
[0031]在上述方法中，在步骤S102中，惰性保护气体为氩气；所需浓度是1000ppm。
[0032]在上述方法中，在步骤S103中，以5
‑
50ml/min的流量向热处理炉中通入混合溶液，通入时间为5
‑
50min；氟化氢铵、氟化钠、氯化钠、氟化铝和水按以下质量比进行配置：氟化氢铵：氟化钠：氯化钠：氟化铝：水＝(0.5
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2g)：(2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去除选区激光熔化制备钛及钛合金产品支撑结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将选择性激光熔化SLM成型的带有支撑结构的零件放置于热处理炉中，并设定好热处理温度值和保温时间；2)向所述热处理炉中充入惰性保护气体，待所述热处理炉内氧含量降至所需浓度以下后开始进行热处理；3)在热处理温度达到设定的热处理温度值之后，向所述热处理炉中通入氟化氢铵、氟化钠、氯化钠、氟化铝和水的混合溶液。2.根据权利要求1所述的去除选区激光熔化制备钛及钛合金产品支撑结构的方法，其特征在于，还包括以下步骤：4)待热处理结束后取出已去除支撑结构的零件。3.根据权利要求1所述的去除选区激光熔化制备钛及钛合金产品支撑结构的方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述热处理炉是马弗炉。4.根据权利要求1所述的去除选区激光熔化制备钛及钛合金产品支撑结构的方法，在所述步骤1)中，设定的热处理温度值为500
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1000℃，保温时间为2
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4h。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘芯宇，吴旺，刘永胜，陈琛，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：