改善电子束增材制造零件表面质量的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种工艺方法，尤其是公开了一种改善电子束增材制造零件表面质量的工艺方法，属于增材制造工艺技术领域。提供一种成本相对较低，无需再次进行加工的改善电子束增材制造零件表面质量的工艺方法。所述的工艺方法通过在增材制造的熔融工序对增加的辅材进行电子束熔融后形成的外轮廓上再次通过激光进行精确重熔，然后再进入增材制造的冷却工序进行制造来获得符合要求的零件表面质量，其中，精确重熔后的增材制造零件表面的粗糙度不超Ra12。超Ra12。超Ra12。

【技术实现步骤摘要】
改善电子束增材制造零件表面质量的工艺方法


[0001]本专利技术涉及一种工艺方法，尤其是涉及一种改善电子束增材制造零件表面质量的工艺方法，属于增材制造工艺


技术介绍

[0002]增材制造技术是一种新兴的制造手段，它通过“自下而上”堆积材料的方式来制备零部件，具有成形效率高，应用领域广，能制备结构复杂零件的特点，可满足人们个性化设计和需求。
[0003]电子束增材制造是金属增材制造领域的一种技术，其大体成形工艺可分为铺粉、预热、熔融、冷却四个阶段。铺粉阶段是指利用粉末取粉刮片在基板上均匀铺上厚度为50
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200μm的金属粉末；预热阶段是指根据打印零件的三维切片信息，对铺设的粉末进行加热以保证成形过程中所需能量；熔融是指在设定的工艺条件下，利用高能量密度的电子束对金属粉末进行选区烧结，制备出实体的过程；冷却是指熔融完成后在真空状态且存在少量氦气的条件下温度降低的过程。目前，采用电子束增材制造技术主要成形钛合金、镍基合金、金属钽、钛铝合金、钴铬合金零件，现阶段钛合金的成形工艺较为成熟，其打印件的力学性能，尺寸精度都达标，但仍存在打印件外表面粗糙，存在为裂纹等问题。
[0004]调研发现，采用电子束增材制造的零件外表面比较粗糙，这主要与铺粉层厚、粉末粒径、束斑直径等因素有较大关联，且部分参数的调控范围受设备固有特性限制，而目前采用电子束增材制造的零件中仅部分医疗产品不需要后续表面处理，大多数航空、航天零件都需要经打磨、粗抛、精抛等手段处理，因此提高电子束增材制造零件的表面质量对降低后处理成本、工时，推动增材制造技术的产业化应用具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种成本相对较低，无需再次进行加工的改善电子束增材制造零件表面质量的工艺方法。
[0006]为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种改善电子束增材制造零件表面质量的工艺方法，所述的工艺方法通过在增材制造的熔融工序对增加的辅材进行电子束熔融后形成的外轮廓上再次通过激光进行精确重熔，然后再进入增材制造的冷却工序进行制造来获得符合要求的零件表面质量，
[0007]其中，精确重熔后的增材制造零件表面的粗糙度不超Ra12。
[0008]进一步的是，精确重熔是通过安装在粉床式电子束设备成形腔中相机旁的激光器发出的激光完成的。
[0009]上述方案的优选方式是，所述的增材制造还包括铺粉工序和预热工序，各工序的参数按下述要求控制，
[0010]铺粉工序中的铺粉层厚度不超过50μm，预热工序中的预热温度为730℃，熔融打印工序中的扫描速度为800
‑
12000mm/s、束流为5
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30mA，激光重熔工序中激光功率为170
‑
250W、光斑直径100μm、扫描速度800
‑
1100mm/s。
[0011]进一步的是，铺粉工序中铺设的合金粉末的粒径为45
‑
105μm。
[0012]上述方案的优选方式是，铺粉完成在进行预热打印前，先需要进行抽真空处理，其具体要求为，
[0013]成形仓的真空度应达到2
×
10
‑
3mbar，电子枪真空度应达到7
×
10
‑
5mbar。
[0014]进一步的是，在抽真空前，先对铺设完合金粉末的基板进行标记中心并调平，然后再进行成形仓和电子枪的抽真空操作，抽完真空后的电子枪开启高压进行电子束对中和校准，然后再进入预热和熔融打印工序。
[0015]本专利技术的有益效果是：本申请提供工艺方法以激光作为一种能量源，通过对电子束熔融后形成的外轮廓再次通过激光进行精确重熔，最后在再进入冷却工序以获得粗糙度不超Ra12的精确重熔表面，达到改善粉床式电子束设备打印零件的表面质量的目的。本申请的工艺方法不需要单独增加打磨、粗抛以及精抛工作量，只需要在增材熔融工序完成后，再适应增加一个精确重熔工序即可，施工成本几乎没有增加，对现有设备仅进行有限的改进处理，为降低打印件的表面粗糙提供了一种有效的解决办法。
附图说明
[0016]图1为本专利技术改善电子束增材制造零件表面质量的工艺方法涉及到的激光器安装位置的简化示意图。
具体实施方式
[0017]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供的一种成本相对较低，无需再次进行加工的改善电子束增材制造零件表面质量的工艺方法。一种改善电子束增材制造零件表面质量的工艺方法，其特征在于：所述的工艺方法通过在增材制造的熔融工序对增加的辅材进行电子束熔融后形成的外轮廓上再次通过激光进行精确重熔，然后再进入增材制造的冷却工序获得符合要求的零件表面质量，
[0018]其中，精确重熔后的增材制造零件表面的粗糙度不超Ra12。本申请提供工艺方法以激光作为一种能量源，通过对电子束熔融后形成的外轮廓再次通过激光进行精确重熔，最后在再进入冷却工序以获得粗糙度不超Ra12的精确重熔表面，达到改善粉床式电子束设备打印零件的表面质量的目的。本申请的工艺方法不需要单独增加打磨、粗抛以及精抛工作量，只需要在增材熔融工序完成后，再适应增加一个精确重熔工序即可，施工成本几乎没有增加，对现有设备仅进行有限的改进处理，为降低打印件的表面粗糙提供了一种有效的解决办法，激光器在重熔设备中的安装位置如图1所示。
[0019]上述实施方式中，为了获得最好的表面粗糙度质量，本申请的精确重熔是通过安装在粉床式电子束设备成形腔的相机旁的激光器发出的激光完成的。相应的，再结合所述的增材制造还包括铺粉工序和预热工序，各工序的参数按下述要求控制，
[0020]铺粉工序中的铺粉层厚不超过50μm，预热工序中的预热温度为730℃，熔融打印工序中的扫描速度为800
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12000mm/s、束流5
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30mA，激光重熔工序中激光功率为170
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250W、光斑直径100μm、扫描速度800
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1100mm/s。铺粉工序中铺设的合金粉末的粒径为45
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105μm。铺粉完成在进行预热打印前，先需要进行抽真空处理，其具体要求为，成形仓的真空度应达到
2
×
10
‑
3mbar，电子枪真空度应达到7
×
10
‑
5mbar。在抽真空前，先对铺设完合金粉末的基板进行标记中心并调平，然后再进行成形仓和电子枪的抽真空操作，抽完真空后的电子枪开启高压进行电子束对中和校准，然后再进入预热和熔融打印工序。
[0021]综上所述，采用本申请提供的工艺方法还具有以下优点，
[0022]1、本专利技术公开的一种改善电子束增材制造零件表面质量的方法，拟在粉床式电子束设备成形仓的相机旁增设一个激光器来降低打印件的表面粗糙度。采用激光作为能量源对电子束烧结后的零件轮廓进行重熔，可有效提高成形精度，降低零件的粗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善电子束增材制造零件表面质量的工艺方法，其特征在于：所述的工艺方法通过在增材制造的熔融工序对增加的辅材进行电子束熔融后形成的外轮廓上再次通过激光进行精确重熔，然后再进入增材制造的冷却工序进行制造来获得符合要求的零件表面质量，其中，精确重熔后的增材制造零件表面的粗糙度不超Ra12。2.根据权利要求1所述的改善电子束增材制造零件表面质量的工艺方法，其特征在于：精确重熔是通过安装在粉床式电子束设备成形腔中相机旁的激光器发出的激光完成的。3.根据权利要求1或2所述的改善电子束增材制造零件表面质量的工艺方法，其特征在于：所述的增材制造还包括铺粉工序和预热工序，各工序的参数按下述要求控制，铺粉工序中的铺粉层厚度不超过50μm，预热工序中的预热温度为730℃，熔融打印工序中的扫描速度为800
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12000mm/s、束流为5
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30mA，激光重熔工序中激光功率为170
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘永胜，卢东，吴旺，钟兵，刘芯宇，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：