电子束粉末床熔融的增材制造方法技术

本发明专利技术涉及电子束粉末床熔融的增材制造方法，包括：构建待打印零件的三维模型，对三维模型进行切片和扫描路径规划，并将切片数据及扫描路径规划数据导入到增材制造装置；将具有特定的粉末表面微观结构组成的金属粉末装入增材制造装置内；进行铺粉和预热；基于扫描路径规划数据对金属粉末进行选区熔化；重复上述铺粉

【技术实现步骤摘要】
电子束粉末床熔融的增材制造方法


[0001]本专利技术实施例涉及增材制造
，尤其涉及电子束粉末床熔融的增材制造方法
。

技术介绍

[0002]电子束粉末床增材制造技术一直以来都存在粉末溃散的问题，针对粉末溃散的问题有两种不同的观点
。
第一种是，在高压电场的加速作用下每个电子都携带了很高的动能，电子撞击金属粉末后将动能传递给了金属粉末，金属粉末也具备了相当大的动能，当金属粉末所受的摩擦阻力不足以阻碍其运动趋势时将会发生金属粉末溃散
。
第二种是，电子束的作用会使得部分金属粉末颗粒带负电荷，带负电荷的金属粉末颗粒在库仑力的作用下产生位移，同时推开附近的金属粉末颗粒，使得金属粉末颗粒以电子束斑为中心向四周飞出，偏离其原来的堆积位置，即产生粉末溃散的现象
。
局部粉末溃散会造成工件层间结合不良，更有甚者直接导致成形过程中止，还有可能破坏电子枪等设备的核心器件
。
[0003]针对粉末溃散的问题，通常需要对设备进行较大的改造，工程较大，改造成本较高，作用不一定明显
。
或者在原料中添加导电材料，但是改变了成形材料的成分
。
相关技术中运用最普遍的方法是粉末床进行逐层预烧结，一方面提高了粉末层的导电性，便于将积累的负电荷导走；另一方面，粉末床经烧结后抗溃散能力也得到显著提高
。
但是该种方法并不能完全解决粉末的溃散问题，部分粉末无论如何进行烧结，都会发生连续性或者间歇性的溃散
。
[0004]因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题
。
[0005]需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的技术方案提供背景或上下文
。
此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供电子束粉末床熔融的增材制造方法，进而至少在一定程度上解决上述的由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题
。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种电子束粉末床熔融的增材制造方法，包括：构建待打印零件的三维模型，对所述三维模型进行切片和扫描路径规划，并将切片数据及扫描路径规划数据导入到增材制造装置；将具有特定的粉末表面微观结构组成的金属粉末装入增材制造装置内；将所述金属粉末基于所述切片数据进行铺粉，并对完成铺粉的所述金属粉末进行预热；基于所述扫描路径规划数据对所述金属粉末进行选区熔化；重复上述铺粉
、
预热
、
选区熔化过程并得到整个零件；其中，所述粉末表面微观结构包括：表面光滑无特征结构和表面粗糙枝晶结构；所述特定的粉末表面微观结构组成包括：
x/y≥1
且
x+y=1
，其中，
x
为具有表面粗糙枝晶结构的
粉末占比，
y
为具有表面光滑无特征结构的粉末占比
。
[0008]可选的，所述将具有特定的粉末表面微观结构组成的金属粉末装入增材制造装置内的步骤包括：通过对所述金属粉末进行预处理，使所述金属粉末具有特定的粉末表面微观结构组成
。
[0009]可选的，所述通过对所述金属粉末进行预处理的步骤包括：将所述金属粉末放置在真空或惰性气体保护的热处理设备中进行热处理，其中，热处理温度为
1000℃~1350℃
，热处理时间为
2~4h。
[0010]可选的，所述通过对所述金属粉末进行预处理的步骤还包括：在所述热处理后，通过炉冷或惰性气氛冷却的方式进行冷却处理
。
[0011]可选的，所述通过对所述金属粉末进行预处理的步骤包括：将所述金属粉末放置在所述增材制造装置内按照预设高度进行铺粉，通过电子束预热扫描将完成铺粉的所述金属粉末的温度加热到
1000℃
至
1350℃
之间；重复铺粉和加热的过程直至对所有所述金属粉末均完成所述热处理
。
[0012]可选的，所述通过电子束预热扫描将完成铺粉的所述金属粉末的温度加热到
1000℃
至
1350℃
之间的步骤包括：在进行所述电子束预热扫描时，扫描电流为
40~48mA
，扫描速度为
10~20m/s
，扫描间距
0.7~1.5mm
，扫描次数为：
15~100
次
。
[0013]可选的，所述通过电子束预热扫描将完成铺粉的所述金属粉末的温度加热到
1000℃
至
1350℃
之间的步骤包括：对所有金属粉末进行热处理
2~5
遍
。
[0014]第二方面，本专利技术还提供了一种电子束粉末床熔融的增材制造方法，包括：构建待打印零件的三维模型，对所述三维模型进行切片和扫描路径规划，并将切片数据及扫描路径规划数据导入到增材制造装置；将金属粉末装入增材制造装置内；对所述增材制造装置的成形底板进行预热；将所述金属粉末基于所述切片数据进行铺粉；对完成铺粉的所述金属粉末进行预处理，使所述金属粉末具有特定的粉末表面微观结构组成；基于所述扫描路径规划数据对所述金属粉末进行选区熔化；重复上述铺粉
、
预热
、
选区熔化过程并得到整个零件；其中，所述粉末表面微观结构包括：表面光滑无特征结构和表面粗糙枝晶结构；所述特定的粉末表面微观结构组成包括：
x/y≥1
且
x+y=1
，其中，
x
为具有表面粗糙枝晶结构的粉末占比，
y
为具有表面光滑无特征结构的粉末占比
。
[0015]可选的，所述对完成铺粉的所述金属粉末进行预处理的步骤包括：通过电子束预热扫描将所述完成铺粉的所述金属粉末的温度加热到
1000℃
至
1350℃
之间
。
[0016]可选的，所述通过电子束预热扫描将所述完成铺粉的所述金属粉末的温度加热到
1000℃
至
1350℃
之间的步骤包括：
在进行所述电子束预热扫描时，扫描电流为
40~48mA
，扫描速度为
10~20m/s
，扫描间距
0.7~1.5mm
，扫描次数为：
15~100
次
。
[0017]本专利技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：本专利技术中，通过从控制原材料粉末性能的角度控制粉末稳定成形，从而提高了批次产品成形过程的稳定性和产品质量一致性，保证增材制造工艺的普适性
。
附图说明
[0018]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理
。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电子束粉末床熔融的增材制造方法，其特征在于，包括：构建待打印零件的三维模型，对所述三维模型进行切片和扫描路径规划，并将切片数据及扫描路径规划数据导入到增材制造装置；将具有特定的粉末表面微观结构组成的金属粉末装入增材制造装置内；将所述金属粉末基于所述切片数据进行铺粉，并对完成铺粉的所述金属粉末进行预热；基于所述扫描路径规划数据对所述金属粉末进行选区熔化；重复上述铺粉
、
预热
、
选区熔化过程并得到整个零件；其中，所述粉末表面微观结构包括：表面光滑无特征结构和表面粗糙枝晶结构；所述特定的粉末表面微观结构组成包括：
x/y≥1
且
x+y=1
，其中，
x
为具有表面粗糙枝晶结构的粉末占比，
y
为具有表面光滑无特征结构的粉末占比
。2.
根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述将具有特定的粉末表面微观结构组成的金属粉末装入增材制造装置内的步骤包括：通过对所述金属粉末进行预处理，使所述金属粉末具有特定的粉末表面微观结构组成
。3.
根据权利要求2所述的增材制造方法，其特征在于，所述通过对所述金属粉末进行预处理的步骤包括：将所述金属粉末放置在真空或惰性气体保护的热处理设备中进行热处理，其中，热处理温度为
1000℃~1350℃
，热处理时间为
2~4h。4.
根据权利要求3所述的增材制造方法，其特征在于，所述通过对所述金属粉末进行预处理的步骤还包括：在所述热处理后，通过炉冷或惰性气氛冷却的方式进行冷却处理
。5.
根据权利要求3所述的增材制造方法，其特征在于，所述通过对所述金属粉末进行预处理的步骤包括：将所述金属粉末放置在所述增材制造装置内按照预设高度进行铺粉，通过电子束预热扫描将完成铺粉的所述金属粉末的温度加热到
1000℃
至
1350℃
之间；重复铺粉和加热的过程直至对所有所述金属粉末均完成所述热处理
。6.
根据权利要求5所述的增材制造方法，其特征在于，所述通过电子束预热扫描将完成铺粉的所述金属粉末的温度加热到
1000℃
至
1350℃
之间的步骤还包括：在进行所述电子束预热扫描时，扫描电流为
40~...

【专利技术属性】
技术研发人员：李会霞，王一帆，袁新波，向长淑，贺卫卫，车倩颖，杨星波，
申请(专利权)人：西安赛隆增材技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：