一种纯钛3D打印增材制造方法技术

本发明专利技术提供一种纯钛3D打印增材制造方法，属于3D打印增材制造技术领域，该纯钛3D打印增材制造方法具体包括以下步骤：纯钛薄壁零件的三维建模；曲面分层建立支撑；纯钛原件用料的选取；纯钛薄壁曲面的打印；纯钛薄壁曲面零件的热处理；纯钛薄壁曲面零件的抛光。本发明专利技术不需要模具特别是在制造复杂物品而不增加成本，可大幅度降低零件制造成本，缩短零件的生产周期。同时可消除薄壁零件的内应力，防止零件变形；3D打印还具有尺寸精度高、表面质量好，成形件性能优异等特点。

A Manufacturing Method of Pure Titanium 3D Printing Addition

The invention provides a manufacturing method of pure titanium 3D printing additives, which belongs to the field of 3D printing additives manufacturing technology. The manufacturing method of pure titanium 3D printing additives includes the following steps: three-dimensional modeling of pure titanium thin-walled parts; layered surface building support; selection of raw materials for pure titanium parts; printing of pure titanium thin-walled surfaces; heat treatment of pure titanium thin-walled surface parts; and heat treatment of pure titanium thin-walled surface parts. Polishing. The invention does not need dies, especially in manufacturing complex articles without increasing cost, can greatly reduce the manufacturing cost of parts and shorten the production cycle of parts. At the same time, it can eliminate the internal stress of thin-walled parts and prevent the deformation of parts. 3D printing also has the characteristics of high dimensional accuracy, good surface quality and excellent performance of forming parts.

【技术实现步骤摘要】
一种纯钛3D打印增材制造方法
本专利技术属于3D打印增材制造
，尤其涉及一种纯钛3D打印增材制造方法。
技术介绍
3D打印是断层扫描的逆过程，即将零件分层，一层一层的打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。纯钛薄壁曲面零件激光3D打印增材制造技术，是通过高能激光束逐层融化纯钛粉末，进而实现任意纯钛复杂曲面零件的制造。该技术既可以克服传统减材制造原材料利用率低，又能细化晶粒，使得成形零件结构强度大幅度提高。但由于激光增材制造过程中快热快冷、高梯度热-力-流多场耦合等特点，使得纯钛薄壁零件内存在较高的内应力，从而使钛薄壁零件容易变形。研究中发现可通过调整激光扫描的相关参数来减轻或消除相关应力，获得质量较好的纯钛薄壁曲面零件。工业纯钛是单相α型组织，是一种理想的轻质结构材料，具有密度小、比强度高、耐高温、耐蚀性以及良好的低温韧性等优点，广泛应用于航空航天、电子、医疗和化工工业等综合性能要求高的领域。由于钛的化学活性大，激光3D打印过程中，在激光的高温作用下，钛粉末与激光的相互作用较为复杂，使得纯钛3D打印成形过程难于控制，特别是纯钛薄壁曲面零件3D打印，激光增材制造纯钛薄曲面零件的关键在于控制打印过程中的变形量和零件的精度。钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。中国专利公开号为CN107881365A，专利技术创造的名称为一种抗脆化钛合金及其制造方法，该钛合金以C系钛合金为原本质体，经真空蒸发-凝固处理后再次在氩气保护下熔炼烧结，然后速冷凝固后又经热等静压处理，最后经真空下磁控离子注入和微氧喷射而获得。但是，现有的纯钛增材制造方法存在着模具调节不方便导致成本过高，零件的生产周期过长和尺寸精度较低、表面质量较低的问题。因此，专利技术一种纯钛3D打印增材制造方法显得非常必要。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种纯钛3D打印增材制造方法，以解决现有的纯钛增材制造方法存在着模具调节不方便导致成本过高，零件的生产周期过长和尺寸精度较低、表面质量较低的问题。一种纯钛3D打印增材制造方法具体包括以下步骤：步骤一：纯钛薄壁零件的三维建模；步骤二：曲面分层建立支撑；步骤三：纯钛原件用料的选取；步骤四：纯钛薄壁曲面的打印；步骤五：纯钛薄壁曲面零件的热处理；步骤六：纯钛薄壁曲面零件的抛光。优选地，在步骤一中，所述的三维建模用UG三维软件创建薄壁曲面的三维模型，然后将创建好的三维模型文件，以STL格式导出，以便后续分层处理和建立支撑。优选地，在步骤二中，将步骤一中的UG三维软件中导出的STL文件放入切片软件MaterialiseMagics中进行分层切片处理。优选地，在步骤二中，所述的分层时要根据零件的尺寸和形状选择适当的层厚，特别是零件的一些尖角和过渡部分要重点考虑。对于薄壁零件来说，为了防止零件变形还需要对相应部分加支撑，通过对前期打印结果的分析研究发现，网状支撑比树枝状支撑对防止零件变形的效果好。优选地，在步骤二中，所述的分层处理和建立支撑以后的模型以STL格式导出，以便打印过程中可以将前处理相关信息转换成3D打印机可识别的G语言。优选地，在步骤三中，所述的纯钛原件用料选用符合国家标准(GB/T3620.1-2016标准)的纯钛原料进行备用。优选地，在步骤四中，所述的纯钛薄壁曲面激光3D打印参数如下：纯钛薄壁曲面激光3D打印参数：填充扫描功率：130W；填充扫描速度：1000mm/s；填充扫描线间隙：0.05mm；轮廓扫描功率：120W；轮廓扫描速度：600mm/s；棋盘格向量数/大小：8×8；棋盘格扫描功率：130W(填充功率)、120W(轮廓扫描功率)；棋盘格扫描速度：1000mm/s(填充扫描速度)、600mm/s(轮廓扫描速度)；棋盘格填充扫描线间隙：0.05mm；曲面相邻层旋转角度：67°。优选地，在步骤四中，通过该组参数设置，可从很大程度上减少零件缺陷及减轻内应力。优选地，在步骤五中，所述的纯钛薄壁曲面零件的热处理在真空热处理炉中进行；所述的真空炉抽真空后充入氩气升温至500℃至550℃；所述的保温时间设置在1h至1.5h。优选地，在步骤五中，保温结束后进行降温；所述的降温至200℃至250℃；达到温度后进行取出空冷降至常温即可。优选地，在步骤六中，将步骤五中空冷完成的纯钛薄壁曲面零件用抛光机进行表面处理即可完成纯钛薄壁曲面零件的制造。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：由于本专利技术的一种纯钛3D打印增材制造方法不需要模具特别是在制造复杂物品而不增加成本，可大幅度降低零件制造成本，缩短零件的生产周期。同时可消除薄壁零件的内应力，防止零件变形；3D打印还具有尺寸精度高、表面质量好，成形件性能优异等特点。附图说明图1是纯钛3D打印增材制造方法流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术做进一步描述：如附图1所示一种纯钛3D打印增材制造方法具体包括以下步骤：S101：纯钛薄壁零件的三维建模；S102：曲面分层建立支撑；S103：纯钛原件用料的选取；S104：纯钛薄壁曲面的打印；S105：纯钛薄壁曲面零件的热处理；S106：纯钛薄壁曲面零件的抛光。上述实施例中，具体的，在S101中，所述的三维建模用UG三维软件创建薄壁曲面的三维模型，然后将创建好的三维模型文件，以STL格式导出，以便后续分层处理和建立支撑。上述实施例中，具体的，在S102中，将S101中的UG三维软件中导出的STL文件放入切片软件MaterialiseMagics中进行分层切片处理。上述实施例中，具体的，在S102中，所述的分层时要根据零件的尺寸和形状选择适当的层厚，特别是零件的一些尖角和过渡部分要重点考虑。对于薄壁零件来说，为了防止零件变形还需要对相应部分加支撑，通过对前期打印结果的分析研究发现，网状支撑比树枝状支撑对防止零件变形的效果好。上述实施例中，具体的，在S102中，所述的分层处理和建立支撑以后的模型以STL格式导出，以便打印过程中可以将前处理相关信息转换成3D打印机可识别的G语言。上述实施例中，具体的，在S103中，所述的纯钛原件用料选用符合国家标准(GB/T3620.1-2016标准)的纯钛原料进行备用。上述实施例中，具体的，在S104中，所述的纯钛薄壁曲面激光3D打印参数如下：纯钛薄壁曲面激光3D打印参数：填充扫描功率：130W；填充扫描速度：1000mm/s；填充扫描线间隙：0.05mm；轮廓扫描功率：120W；轮廓扫描速度：600mm/s；棋盘格向量数/大小：8×8；棋盘格扫描功率：130W(填充功率)、120W(轮廓扫描功率)；棋盘格扫描速度：1000mm/s(填充扫描速度)、600mm/s(轮廓扫描速度)；棋盘格填充扫描线间隙：0.05mm；曲面相邻层旋转角度：67°。上述实施例中，具体的，在S104中，通过该组参数设置，可从很大程度上减少零件缺陷及减轻内应力。上述实施例中，具体的，在S105中，所述的纯钛薄壁曲面零件的热处理在真空热处理炉中进行；所述的真空炉抽真空后充入氩气升温至500℃至550℃；所述的保温时间设置在1h至1.5h。上述实施例中，具体的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纯钛3D打印增材制造方法，其特征在于，该纯钛3D打印增材制造方法具体包括以下步骤：步骤一：纯钛薄壁零件的三维建模；步骤二：曲面分层建立支撑；步骤三：纯钛原件用料的选取；步骤四：纯钛薄壁曲面的打印；步骤五：纯钛薄壁曲面零件的热处理；步骤六：纯钛薄壁曲面零件的抛光。

【技术特征摘要】
1.一种纯钛3D打印增材制造方法，其特征在于，该纯钛3D打印增材制造方法具体包括以下步骤：步骤一：纯钛薄壁零件的三维建模；步骤二：曲面分层建立支撑；步骤三：纯钛原件用料的选取；步骤四：纯钛薄壁曲面的打印；步骤五：纯钛薄壁曲面零件的热处理；步骤六：纯钛薄壁曲面零件的抛光。2.如权利要求1所述的纯钛3D打印增材制造方法，其特征在于，在步骤一中，所述的三维建模用UG三维软件创建薄壁曲面的三维模型，然后将创建好的三维模型文件，以STL格式导出，以便后续分层处理和建立支撑。3.如权利要求1所述的纯钛3D打印增材制造方法，其特征在于，在步骤二中，将步骤一中的UG三维软件中导出的STL文件放入切片软件MaterialiseMagics中进行分层切片处理。4.如权利要求3所述的纯钛3D打印增材制造方法，其特征在于，在步骤二中，所述的分层时要根据零件的尺寸和形状选择适当的层厚，特别是零件的一些尖角和过渡部分要重点考虑。对于薄壁零件来说，为了防止零件变形还需要对相应部分加支撑，通过对前期打印结果的分析研究发现，网状支撑比树枝状支撑对防止零件变形的效果好。5.如权利要求4所述的纯钛3D打印增材制造方法，其特征在于，在步骤二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳，徐峰，孟凡莹，刘义文，邹祥宇，余本军，
申请(专利权)人：陕西理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61