一种采用3D打印制备多种超薄壁厚栅格构件的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用3D打印制备多种超薄壁厚栅格构件的方法，包括以下步骤：制备合金粉末，准备一块基板，并在该基板的上表面做喷砂处理；将基板取出后安装在3D打印设备中调平；向3D打印设备中充入保护气体，开启基板预热，并将合金粉末加入到3D打印设备的储粉装置中；构建工件模型，对工件模型进行横向切片处理，然后给工件中具有不同壁厚部分的切片赋予对应的打印参数；逐层打印工件，打印完成后，继续向3D打印设备中补充保护气体，直至基板温度降至室温；将工件从3D打印设备中取出，并进行高温处理，冷却取出后将整个工件从基板上进行分离，对于打印的栅格构件，壁厚精确、性能好、表面粗糙度低、工件变形性大大降低。

【技术实现步骤摘要】
一种采用3D打印制备多种超薄壁厚栅格构件的方法
本专利技术属于3D打印
，尤其是涉及一种采用3D打印制备多种超薄壁厚栅格构件的方法。
技术介绍
传统超薄壁厚栅格构件的制备大多通过插片方式，需要将薄片一片片插在对应的位置上，通过粘结剂粘合。但是随着产品的发展，出现3d产品，传统的插片方式制备方法便不再试用，产品位置精度无法保证，制备过程繁杂，插片的结合性能差。激光选区熔化金属3D打印技术(Selectivelasermelting,SLM)采用精密聚焦激光光斑快速熔化预置铺好的一层层金属粉末，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。主要用于熔点高、构件复杂和批量小但高附加值的关键零部件的生产，尤其是通过该技术制备多种壁厚的栅格构件时，生产周期短，具有冶金结合的产品性能，成型精度大幅度提升，设计不再受加工能力限制等明显优势，所以该技术是一种极具发展前景的快速成型技术。通常激光选区熔化金属3D打印技术在打印不同的壁厚时往往采用相同的工艺参数，由于打印实体的工艺参数用来打印薄壁件时能量会偏高，导致打印出来的工件在壁厚较薄处出现严重的变形甚至不能很好的成型。经过研究表明当壁厚小于1mm时，需要采用不同的工艺参数，用来控制在工件壁厚较薄处的变形量，同时提高整个工件的质量和打印效率。所以需要在使用激光选区熔化金属3D打印技术打印工件时需要区分不同的工艺并赋予不同的工艺长参数。而现有的金属3D打印技术在使用激光选区熔化金属3D打印技术制备工件时无法区分工件中不同的壁厚区域，且不能赋予不同壁厚区域不同的工艺参数，造成3D打印工件变形量大，质量无法把控。
技术实现思路
本专利技术目的是：提供一种采用3D打印制备多种超薄壁厚栅格构件的方法，尤其对于是涉及一种具有不同壁厚且十字交叉结构的栅格构件，打印出的工件壁厚精确、性能好、表面粗糙度低、工件变形性大大降低。本专利技术的技术方案是：一种采用3D打印制备多种超薄壁厚栅格构件的方法，具体包括以下步骤：步骤1：制备合金粉末，并将合金粉末放置在真空干燥箱中除湿干燥；步骤2：准备一块基板，并在该基板将要进行3D打印的一侧表面做喷砂处理；步骤3：将基板取出后安装在3D打印设备中，并调平；步骤4：向3D打印设备中充入保护气体，开启基板预热，并将步骤1中除湿干燥后的合金粉末加入到3D打印设备的储粉装置中；步骤5：构建工件模型，并对工件模型进行横向切片处理，然后给工件中具有不同壁厚部分的切片赋予对应的打印参数；步骤6：开始逐层打印工件，打印完成后，继续向3D打印设备中补充保护气体，直至基板温度降至室温；步骤7：将打印完成的工件从3D打印设备中取出，并放入真空热处理炉中进行高温处理，炉冷却后取出，然后将整个工件从基板上进行分离。作为优选的技术方案，步骤1中所述合金粉末为钨铁镍合金粉末，其中钨铁镍合金粉末中W的含量为75％～90％。作为优选的技术方案，步骤2中所述基板选用钨铁镍合金基板。作为优选的技术方案，步骤2中喷砂的材料为金刚砂，喷砂压力为0.4MPa～0.6MPa，喷砂完毕后，将基板取出用无水乙醇和无尘布擦拭干净备用。作为优选的技术方案，步骤3中调平要求为基板的四个角相对于水平面高度差≤0.1mm。作为优选的技术方案，步骤4中所述基板的预热温度为70～150℃。作为优选的技术方案，步骤5中所述工件模型的构建方法如下：步骤a：将不同壁厚、且呈十字交叉分布的栅格构件作为工件模型；步骤b：将X方向壁厚＜1mm的实体全部分离，形成单独工件，然后赋予对应的打印参数；步骤c：将Y方向壁厚＜1mm的实体全部分离，形成单独工件，然后赋予对应的打印参数；步骤d：将壁厚≥1mm的实体分离，形成单独工件，然后赋予对应的打印参数。作为优选的技术方案，步骤5中切片层厚度为0.024mm～0.06mm。本专利技术的优点是：1.本专利技术提供一种采用3D打印制备多种超薄壁厚栅格构件的方法，解决了金属3D打印中一个工件存在薄壁区域时工件的变形量大、变形不可控、精度误差大、性能差等难题，区分不同壁厚，赋予不同的工艺参数，使打印出的工件壁厚精确、性能好、表面粗糙度低、工件变形性大大降低，特别是在3D打印壁厚薄(壁厚≤0.3mm)、精度要求高的工件领域更有优势。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：图1为采用现有方法打印后的栅格构件示意图；图2为采用本专利技术方法打印后的栅格构件示意图；图3为采用现有方法且打印小尺寸栅格后的示意图；图4为采用本专利技术方法且打印小尺寸栅格后的示意图。具体实施方式本专利技术以具体实施例和具体制备过程来检验打印效果，来说明本专利技术在制备不同壁厚工件的必要性和优越性，特别是在3D打印壁厚薄(壁厚≤0.3mm)、精度要求高的工件领域更有优势。并结合下面附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护方位做出更为清楚的界定。实施例：一种采用3D打印制备多种超薄壁厚栅格构件的方法，具体包括以下步骤：步骤1：制备20公斤钨铁镍合金粉末，其中钨铁镍合金粉末中W的含量为75％～90％，剩余为铁、镍含量，并将该钨铁镍合金粉末放置在真空干燥箱中除湿干燥2～5小时，干燥温度设定70～100℃；步骤2：准备一块钨铁镍合金基板，并在该钨铁镍合金基板将要进行3D打印的一侧表面做喷砂处理，其中喷砂的材料为金刚砂，喷砂压力为0.4MPa～0.6MPa，喷砂完毕后，将基板取出用无水乙醇和无尘布擦拭干净备用；步骤3：将基板取出后安装在3D打印设备中，并调平，调平要求为基板的四个角相对于水平面高度差≤0.1mm；步骤4：将3D打印设备构建仓的场镜使用无水乙醇和无尘布擦拭干净，关闭3D打印设备的构建仓仓门，并向3D打印设备中充入保护气体，开启基板预热，预热温度为70～150℃，并将步骤1中除湿干燥后的合金粉末加入到3D打印设备的储粉装置中；步骤5：构建工件模型，并导入到3D打印设备的控制软件中，对工件模型进行横向切片处理，然后给工件中具有不同壁厚部分的切片赋予对应的打印参数；本实施例中选用工件中含有几种不同壁厚且呈十字交叉分布：0.1mmX方向(工件的X方向为工件的较长边方向)、0.1mmY方向(工件的Y方向为工件的较短边方向)、0.17mmX方向、0.21mmX方向、0.21mmY方向、≥1mm工件实体。本实施例打印参数设置如下：1、0.1mmX方向、0.1mmY方向壁厚实体被分离成单独的零件后，在打印时赋予打印0.1mm壁厚工件的参数，打印0.1mm壁厚工件的参数为：激光功率P＝110W、扫描速度V＝1200mm/s、扫描偏移offset＝0.04mm。2、0.17mmX方向壁厚实体被分离成单独的零件后，在打印时赋予打印0.17mm壁厚工件的参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用3D打印制备多种超薄壁厚栅格构件的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/n步骤1：制备合金粉末，并将合金粉末放置在真空干燥箱中除湿干燥；/n步骤2：准备一块基板，并在该基板将要进行3D打印的一侧表面做喷砂处理；/n步骤3：将基板取出后安装在3D打印设备中，并调平；/n步骤4：向3D打印设备中充入保护气体，开启基板预热，并将步骤1中除湿干燥后的合金粉末加入到3D打印设备的储粉装置中；/n步骤5：构建工件模型，并对工件模型进行横向切片处理，然后给工件中具有不同壁厚部分的切片赋予对应的打印参数；/n步骤6：开始逐层打印工件，打印完成后，继续向3D打印设备中补充保护气体，直至基板温度降至室温；/n步骤7：将打印完成的工件从3D打印设备中取出，并放入真空热处理炉中进行高温处理，炉冷却后取出，然后将整个工件从基板上进行分离。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用3D打印制备多种超薄壁厚栅格构件的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：制备合金粉末，并将合金粉末放置在真空干燥箱中除湿干燥；
步骤2：准备一块基板，并在该基板将要进行3D打印的一侧表面做喷砂处理；
步骤3：将基板取出后安装在3D打印设备中，并调平；
步骤4：向3D打印设备中充入保护气体，开启基板预热，并将步骤1中除湿干燥后的合金粉末加入到3D打印设备的储粉装置中；
步骤5：构建工件模型，并对工件模型进行横向切片处理，然后给工件中具有不同壁厚部分的切片赋予对应的打印参数；
步骤6：开始逐层打印工件，打印完成后，继续向3D打印设备中补充保护气体，直至基板温度降至室温；
步骤7：将打印完成的工件从3D打印设备中取出，并放入真空热处理炉中进行高温处理，炉冷却后取出，然后将整个工件从基板上进行分离。


2.根据权利要求1所述的采用3D打印制备多种超薄壁厚栅格构件的方法，其特征在于，步骤1中所述合金粉末为钨铁镍合金粉末，其中钨铁镍合金粉末中W的含量为75％～90％。


3.根据权利要求1所述的采用3D打印制备多种超薄壁厚栅格构件的方法，其特征在于，步骤2中所述基板选用钨铁镍合金基板。


4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学才，顾凯，施春宇，孙明丰，
申请(专利权)人：苏州三峰激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32