【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及薄壁件加工制造领域，具体是一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法。
技术介绍
1、ti6al4v是一种低密度、高比强度的合金材料，具有良好的耐腐蚀性、塑韧性、热强性，是航空航天部件的理想结构材料。薄壁结构作为轻量化零件中的一种主要结构特征，对航空装备意义重大。但是由于钛合金低导热、高熔点、易开裂的特点，传统加工方式制备亚毫米级钛合金薄壁结构件，壁厚0.2mm～1mm存在成形困难、加工精度低、制造成本高、生产周期长等问题。
2、选区激光熔化成形技术是基于逐层叠加原理发展形成的一种先进激光增材制造技术，具备设计自由度高、无需工装夹具、产品研发周期短等优势，为具有薄壁结构的零件提供了一种有效成形方式。但是，该技术在成形过程中，激光对金属粉末作用时间极短，是一个快速熔化凝固的过程，尤其是对于四周都被粉末所包围的亚毫米级薄壁结构，成形过程中会出现热积累、温度变化显著的问题，导致所制备的薄壁件出现裂纹、翘曲变形等现象，造成零件报废。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法。
2、一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其具体步骤如下：
3、s1、薄壁结构件模型创建：根据亚毫米级薄壁结构件实体尺寸创建三维模型，分割为两组粉末床预热区和一组薄壁结构件成形区；
4、s2、ti6al4v钛合金粉末准备：粉末为同质球形微粉，允许少量卫星球状粉末的存在，对粉末进行真空烘干；
5、s3
6、s301、薄壁结构件壁厚在0.4～1mm时：
7、a、设置薄壁结构件成形区的工艺参数，保证成形薄壁结构件在不变形不开裂的同时具备较高的成形精度和低表面粗糙度，具体参数设置为：
8、内部填充工艺参数：激光光斑直径为0.05～0.08mm，激光功率为170～220w，扫描速度为1000～1400mm/s，铺粉层厚为0.03～0.05mm，扫描间距0.06～0.1mm，激光扫描次数为1次；
9、轮廓工艺参数：激光光斑直径为0.05～0.08mm，激光功率为65～100w，扫描速度为700～900mm/s；
10、b、设置粉末床预热区的工艺参数，保证经过激光扫描后粉末床预热区2粉末温度在300～500℃，且粉末不发生熔化，具体参数设置为：
11、内部填充工艺参数：激光光斑直径为0.08～0.15mm，激光功率30～60w，扫描速度2500～3500mm/s，扫描间距0.12～0.16mm；
12、s302、薄壁结构件壁厚在0.2～0.4mm时：
13、a、薄壁结构件成形区的工艺参数为：
14、内部填充工艺参数：激光光斑直径为0.05～0.08mm，激光功率为170～220w，扫描速度为1000～1400mm/s，铺粉层厚为0.03～0.05mm；
15、b、粉末床预热区的工艺参数为：
16、内部填充工艺参数：激光光斑直径为0.08～0.15mm，激光功率30～60w，扫描速度2500～3500mm/s，扫描间距0.12～0.16mm；
17、s4、薄壁结构件后处理：薄壁结构件打印结束后连带基板对其进行退火热处理，具体步骤如下：
18、a、打印结束后继续开启基板预热功能，基板预热温度设置为150～200℃，保持3～8h，过程中持续向舱室中充入保护气体，进行初级低温去应力处理；
19、b、将结构件连带基板从打印机中取出，整体放置入真空热处理炉内，进行二级真空退火热处理，热处理温度为700～800℃，保温时间为1～3h，冷却方式为随炉冷却，经过二级热处理后，使用线切割机床将薄壁结构件从基板上取下，得到高精度亚毫米级薄壁结构件成品。
20、所述的步骤s1的创建三维模型具体步骤如下：
21、a、选取薄壁结构件两个最大面积侧面作为拉伸底面，拉伸方向垂直于拉伸底面朝向薄壁结构件外部，拉伸长度设置为10t～20t，t为薄壁结构件的壁厚，进行两侧对称拉伸；
22、b、对拉伸后的模型进行切割处理，将模型切割成两组粉末床预热区和一组薄壁结构件成形区。
23、所述的粉末床预热区和薄壁结构件成形区的间隙为0mm，将创建的模型导出为stl格式。
24、所述的步骤s2的粉末粒度范围15～53μm，粉末烘干的具体参数如下：干燥温度100～105℃，保温时间2～4h，烘干处理后粉末霍尔流速＜35s/50g。
25、所述的步骤s3的薄壁结构件成形区与粉末床预热区同时进行激光扫描，粉末床预热区的激光扫描次数根据薄壁结构件成形区的扫描时间决定，保证薄壁结构件成形区的扫描时间不大于粉末床预热区的扫描时间。
26、所述的步骤s301的a中铺粉层厚与薄壁结构件成形区内部填充参数相同，轮廓扫描次数1次。
27、所述的步骤s301的b中铺粉层厚与薄壁结构件成形区内部填充参数相同，扫描次数2～5次，不进行轮廓扫描。
28、所述的步骤s302的a中扫描间距0.06～0.1mm，激光扫描次数为2次；不进行轮廓扫描。
29、所述的步骤s302的b中铺粉层厚与薄壁结构件成形区内部填充参数相同，扫描次数2～5次，不进行轮廓扫描。
30、所述的步骤s4的a中的保护气体为氩气类。
31、本专利技术的有益效果是：本专利技术采用选区激光熔化成形工艺制备亚毫米级薄壁结构件最大程度抑制或消除薄壁结构件成形过程中的变形、开裂现象，解决传统加工方式制备亚毫米级钛合金薄壁结构件存在的成形困难、加工精度低、制造成本高、生产周期长类问题，实现亚毫米级钛合金薄壁结构件的高精度快速制造。
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1.一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：其具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：所述的步骤S1的创建三维模型具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：所述的粉末床预热区(2)和薄壁结构件成形区(1)的间隙为0mm，将创建的模型导出为STL格式。
4.根据权利要求1所述的一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：所述的步骤S2的粉末粒度范围15～53μm，粉末烘干的具体参数如下：干燥温度100～105℃，保温时间2～4h，烘干处理后粉末霍尔流速＜35s/50g。
5.根据权利要求1所述的一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：所述的步骤S3的薄壁结构件成形区(1)与粉末床预热区(2)同时进行激光扫描，粉末床预热区(2)的激光扫描次数根据薄壁结构件(1)成形区的扫描时间决定，保证薄壁结构件成形区(1)的扫描时间不大于粉末床预热区(2)的扫描时间。
6.根据权利要求1所述的一种亚毫米级薄
7.根据权利要求1所述的一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：所述的步骤S301的b中铺粉层厚与薄壁结构件成形区(1)内部填充参数相同，扫描次数2～5次，不进行轮廓扫描。
8.根据权利要求1所述的一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：所述的步骤S302的a中扫描间距0.06～0.1mm，激光扫描次数为2次；不进行轮廓扫描。
9.根据权利要求1所述的一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：所述的步骤S302的b中铺粉层厚与薄壁结构件成形区(1)内部填充参数相同，扫描次数2～5次，不进行轮廓扫描。
10.根据权利要求1所述的一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：所述的步骤S4的a中的保护气体为氩气类。
...【技术特征摘要】
1.一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：其具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：所述的步骤s1的创建三维模型具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：所述的粉末床预热区(2)和薄壁结构件成形区(1)的间隙为0mm，将创建的模型导出为stl格式。
4.根据权利要求1所述的一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：所述的步骤s2的粉末粒度范围15～53μm，粉末烘干的具体参数如下：干燥温度100～105℃，保温时间2～4h，烘干处理后粉末霍尔流速＜35s/50g。
5.根据权利要求1所述的一种亚毫米级薄壁结构高精度快速制造方法，其特征在于：所述的步骤s3的薄壁结构件成形区(1)与粉末床预热区(2)同时进行激光扫描，粉末床预热区(2)的激光扫描次数根据薄壁结构件(1)成形区的扫描时间决定，保证薄壁结构件成形区(1)的扫描时间不大于粉末...
【专利技术属性】
技术研发人员：董定平，胡家齐，谢隋杰，程宗辉，蔡小叶，慈世伟，白兵，
申请(专利权)人：国营芜湖机械厂，
类型：发明
国别省市：
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