一种适用于激光选区熔化的子母式基板制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于激光选区熔化的子母式基板，包括一块母基板和一块子基板，所述母基板安装在激光选区熔化设备上并调平，所述子基板安装在母基板的上方，并与母基板调平；激光选区熔化成形时直接在子基板上进行打印，打印完成后，将子基板和其上的零件一同从母基板上取下。本发明专利技术可以在SLM成形过程中减少子基板热量散失，提高子基板温度，降低子基板和成形件之间的温度梯度，减少SLM成形上述金属零件过程中的翘曲、裂纹、孔洞等成形缺陷；另外，本发明专利技术还可以实现母基板和子基板的温度隔离，从而避免母基板温度过高、损坏与之相连接的电子元器件。

A kind of mother and child substrate suitable for laser selective melting

【技术实现步骤摘要】
一种适用于激光选区熔化的子母式基板
本专利技术属于3D打印
，涉及到激光选区熔化设备，具体涉及一种适用于激光选区熔化的子母式基板。
技术介绍
激光选区熔化(SLM)是一种重要的3D打印工艺，近年来受到学术界和产业界的广泛关注。SLM技术不仅可以成形各种复杂结构零件，从而大大提高工业生产中产品的设计灵活性，而且成形的零件尺寸精度高，性能好。随着激光技术和振镜控制技术的发展，目前SLM直接成形Fe基、Ti基、Ni基等常见金属及其合金的工艺已经十分成熟，通过SLM装备制备的相关零部件已广泛应用于航空航天、汽车制造、生物医疗等相关领域。然而，对于Cu、Al、Ag、Au等具有高激光反射率和高热导率常见金属，以及W、Ta、Mo、Nb等具有高熔点的难熔金属，SLM直接成形时，激光热量积累不足以满足完全熔化金属。此外，由于基板和零件之间存在较高的温度梯度，导致SLM零件内部存在较高的残余应力。较高的残余应力会致使W等具有低温脆性的金属内部产生大量微裂纹以及松弛应力。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本专利技术提供了一种适用于激光选区熔化的子母式基板，其目的在于克服当前SLM装备直接成形高熔点和高热导率金属时所遇到的困难。该子母式基板可以在SLM成形过程中减少子基板热量散失，提高子基板温度，降低子基板和成形件之间的温度梯度，减少SLM成形上述金属零件过程中的翘曲、裂纹、孔洞等成形缺陷；另外，该子母式基板还可以实现母基板和子基板的温度隔离，从而避免母基板温度过高、损坏与之相连接的电子元器件。为此，本专利技术采用了以下技术方案：一种适用于激光选区熔化的子母式基板，包括一块母基板和一块子基板，所述母基板安装在激光选区熔化设备上并调平，所述子基板安装在母基板的上方，并与母基板调平；激光选区熔化成形时直接在子基板上进行打印，打印完成后，将子基板和其上的零件一同从母基板上取下。优选地，所述子基板的上部为长方体，下部为圆柱体，二者为一体式结构，圆柱体的截面直径小于长方体的截面尺寸。优选地，所述母基板的内侧开有凹槽，凹槽内装有感应线圈，通过感应加热对子基板的温度进行调控。优选地，所述感应线圈的功率密度范围为0.6-2.0KW/cm2。优选地，所述母基板表面和子基板的接触区域设有绝热层，用于避免子基板热量散失；其他区域母基板和子基板之间留有一定间隙，通过间隙中的空气实现隔热。优选地，所述绝热层的绝热材料为包括微孔硅酸钙制品、硅酸铝制品、岩棉、超细玻璃棉在内的其中一种；所述间隙的宽度为2mm-5mm。优选地，所述母基板的材料为45#钢或者其他工具钢；所述子基板的材料根据激光选区熔化成形试样的成分进行选择，用于保证子基板和成形件之间具有良好的润湿结合效果，避免成形件翘曲。优选地，所述子母式基板的整体尺寸大小根据激光选区熔化设备的成形腔大小确定。优选地，所述母基板和子基板的上下表面的平面度均小于或等于0.01mm，且上下表面的平行度小于或等于0.01mm。优选地，所述子基板的四个角开有四个沉头螺纹孔，通过安装螺钉将子基板固定在母基板上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的子母式基板，其母基板和子基板之间通过隔热层和空气进行隔热，可以减少SLM成形过程中热量的散失，进而提高SLM成形过程中子基板的温度，一方面可以减小成形所需要的激光功率，从而提高成形件的熔覆效果和致密度；另一方面可以降低子基板和成形件之间的温度梯度，减少试样翘曲和微裂纹等成型缺陷。(2)本专利技术的子母式基板，在子基板保持较高的温度时，依然可以通过中间隔热层使得母基板保持较低温度，从而可以避免与母基板相连的各种电子元器件被高温损伤，提高了设备的稳定性和耐久性。(3)本专利技术的子母式基板，完成成形之后，子基板卸取方便，通过线切割分离试样和基板，后续仅需要对子基板表面进行打磨处理，从而大幅减少工作量，提高了SLM基板的利用效率。(4)结构简单，使用方便，提高了经济效益。附图说明图1是本专利技术所提供的一种适用于激光选区熔化的子母式基板的俯视图。图2是本专利技术所提供的一种适用于激光选区熔化的子母式基板的侧面结构剖面图。附图标记说明：1、子基板；2、绝热层；3、母基板；4、感应线圈；5、螺纹孔。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。如图1和图2所示，本专利技术公开了一种适用于激光选区熔化的子母式基板，包括一块母基板3和一块子基板1，所述母基板3安装在激光选区熔化设备上并调平，所述子基板1安装在母基板3的上方，并与母基板3调平；激光选区熔化成形时直接在子基板1上进行打印，打印完成后，将子基板1和其上的零件一同从母基板3上取下。具体地，所述子基板1的上部为长方体，下部为圆柱体，二者为一体式结构，圆柱体的截面直径小于长方体的截面尺寸。具体地，所述母基板3的内侧开有凹槽，凹槽内装有感应线圈4，通过感应加热对子基板1的温度进行调控。具体地，所述感应线圈4的功率密度范围为0.6-2.0KW/cm2。具体地，所述母基板3表面和子基板1的接触区域设有绝热层2，用于避免子基板1热量散失；其他区域母基板3和子基板1之间留有一定间隙，通过间隙中的空气实现隔热。具体地，所述绝热层2的绝热材料为包括微孔硅酸钙制品、硅酸铝制品、岩棉、超细玻璃棉在内的其中一种；所述间隙的宽度为2mm-5mm。具体地，所述母基板3的材料为45#钢或者其他工具钢；所述子基板1的材料根据激光选区熔化成形试样的成分进行选择，用于保证子基板1和成形件之间具有良好的润湿结合效果，避免成形件翘曲。具体地，所述子母式基板的整体尺寸大小根据激光选区熔化设备的成形腔大小确定，子母式基板整体的长度和宽度为100mm-1000mm，高度为30-60mm，具体地，所述母基板3和子基板1的上下表面的平面度均小于或等于0.01mm，且上下表面的平行度小于或等于0.01mm。具体地，所述子基板1的四个角开有四个沉头螺纹孔5，通过安装螺钉将子基板1固定在母基板3上。实施例一种适用于激光选区熔化的子母式基板，可以用来替代传统基板，用于SLM成形纯铜。母基板3的尺寸为200mm*200mm*50mm，材料选用45#钢，直接安装在激光选区熔化设备上并调平。子基板1的上半部分为123mm*123mm*10mm的长方体，下半部分为直径100mm的圆柱体，材料采用纯铜，保证其与成形件之间良好的润湿性，将子基板1安装在母基板3上方，并与母基板3调平。母基板3内侧开有凹槽，装有感应线圈4，其加热功率密度为2.0KW/cm2，可以通过感应加热对子基板1温度进行调控。母基板3表面和子基板1接触区域的高温绝热层2选用玻璃棉作为隔热材料，其隔热层厚度为2mm。母基板3和子基板1的上下表面平面度均小于或等于0.01mm，且上下表面的平行度小于或等于0.01mm。母基板3和子基板1通过螺栓进行连接。在子基板1的四个角开有四个沉头螺纹孔5，螺纹孔5的直径为9mm，通过安装螺钉将子基板1固定在母基板3上。SLM成形时直接在子基板1上进行打印，打印完成后，将子基板1和其上的零件一同从母基板3上取下。通过线切割分离零件和子基板1，后续再次使用时只需对子基板1的表面进行打磨处理。以上所述仅为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于激光选区熔化的子母式基板，包括一块母基板(3)和一块子基板(1)，其特征在于：所述母基板(3)安装在激光选区熔化设备上并调平，所述子基板(1)安装在母基板(3)的上方，并与母基板(3)调平；激光选区熔化成形时直接在子基板(1)上进行打印，打印完成后，将子基板(1)和其上的零件一同从母基板(3)上取下。

【技术特征摘要】
1.一种适用于激光选区熔化的子母式基板，包括一块母基板(3)和一块子基板(1)，其特征在于：所述母基板(3)安装在激光选区熔化设备上并调平，所述子基板(1)安装在母基板(3)的上方，并与母基板(3)调平；激光选区熔化成形时直接在子基板(1)上进行打印，打印完成后，将子基板(1)和其上的零件一同从母基板(3)上取下。2.根据权利要求1所述的一种适用于激光选区熔化的子母式基板，其特征在于：所述子基板(1)的上部为长方体，下部为圆柱体，二者为一体式结构，圆柱体的截面直径小于长方体的截面尺寸。3.根据权利要求1所述的一种适用于激光选区熔化的子母式基板，其特征在于：所述母基板(3)的内侧开有凹槽，凹槽内装有感应线圈(4)，通过感应加热对子基板(1)的温度进行调控。4.根据权利要求3所述的一种适用于激光选区熔化的子母式基板，其特征在于：所述感应线圈(4)的功率密度范围为0.6-2.0KW/cm2。5.根据权利要求1所述的一种适用于激光选区熔化的子母式基板，其特征在于：所述母基板(3)表面和子基板(1)的接触区域设有绝热层(2)，用于避免子基板(1)热量散失；其他区域母基板(3)和子基板(1)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：周钢，周燕，文世峰，裴西彬，
申请(专利权)人：武汉华科三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42