利用电子束选区熔化成形薄壁零件的方法技术

本发明专利技术涉及一种直接利用电子束选区熔化方式，即可成形出壁厚薄且结构复杂的零部件，从而有效缩短复杂薄壁件的制备工序及制造周期的利用电子束选区熔化成形薄壁零件的方法，包括如下步骤：a、首先在设备的粉仓内放置粒径分布为45

【技术实现步骤摘要】
利用电子束选区熔化成形薄壁零件的方法


[0001]本专利技术涉及金属增材制造方法领域，尤其是一种利用电子束选区熔化成形薄壁零件的方法。

技术介绍

[0002]电子束选区熔化技术作为一种快速制造零部件的新技术，开始逐步应用于制备医疗、航空、航天等领域零部件，其与传统制造技术相比在工序、成本、成形效率方面有明显的优势，也具备较好的应用和推广价值。现阶段应用电子束选区熔化技术制备的零部件因受原料、工艺、装备硬件的限制，导致其存在成形零件内外表面粗糙度大、难直接成形薄壁零部件等问题，同时利用该技术制备薄壁件往往需要增加机加工工序，这一问题制约了该技术的应用和推广。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种直接利用电子束选区熔化方式，即可成形出壁厚薄且结构复杂的零部件，从而有效缩短复杂薄壁件的制备工序及制造周期的利用电子束选区熔化成形薄壁零件的方法。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：利用电子束选区熔化成形薄壁零件的方法，包括如下步骤：a、前期准备：首先在设备的粉仓内放置粒径分布为45
‑
150μm的Ti48Al2Cr2Nb合金粉末，在基板上标记中心并调平，对成形仓和电子枪抽真空，其中，当成形仓的真空度、电子枪真空度满足试验标准后开启高压，进行电子束对中和校准；b、成形薄壁件：首先将切片好的薄壁零件模型参数文档导入到设备中，设定预热温度、预热时间以及设定铺粉层厚，并通过直接调整支撑工艺参数来成形实体，其中，扫描速度范围为500
‑<br/>12000mm/s，束斑电流范围为3.5
‑
40mA，聚焦补偿范围为0
‑
25mA；随后开启预热并成形薄壁零件，打印完成后取出成形的薄壁件并完成打印。
[0005]进一步的是，步骤a中，基板尺寸为150
×
150mm。
[0006]进一步的是，步骤a中，所述设备为粉床式电子束设备。
[0007]进一步的是，步骤b中，设定的预热温度为1060℃。
[0008]进一步的是，步骤b中，设定的预热时间为25min。
[0009]进一步的是，步骤b中，设定的铺粉层厚为70μm。
[0010]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过对电子束选区熔化成形工艺的一个逆向构思，即通过直接调整支撑工艺参数来成形薄壁零件，有效避开了电子束选区熔化成形实体所面临的工艺参数繁多、复杂的问题，采用类同于激光束选区熔化成形中简单可调的工艺模式来制备薄壁零件，尤其是高温薄壁零部件，制得的薄壁零部件品质优良，本专利技术尤其适用于金属薄壁零件制备之中。
具体实施方式
[0011]利用电子束选区熔化成形薄壁零件的方法，包括如下步骤：a、前期准备：首先在设备的粉仓内放置粒径分布为45
‑
150μm的Ti48Al2Cr2Nb合金粉末，在基板上标记中心并调平，对成形仓和电子枪抽真空，其中，当成形仓的真空度、电子枪真空度满足试验标准后开启高压，进行电子束对中和校准；b、成形薄壁件：首先将切片好的薄壁零件模型参数文档导入到设备中，设定预热温度、预热时间以及设定铺粉层厚，其中，扫描速度范围为500
‑
12000mm/s，束斑电流范围为3.5
‑
40mA，聚焦补偿范围为0
‑
25mA；随后开启预热并成形薄壁零件，打印完成后取出成形的薄壁件并完成打印。
[0012]其中，对成形仓和电子枪抽真空的目的，在于保证成形环境为真空条件，以保证电子束的精准定位，同时防止金属粉末、成形的零件发生氧化。
[0013]本专利技术基于现有的配套装备，通过直接调控支撑工艺参数来成形薄壁零件，即可有效的解决电子束选区熔化技术制备的薄壁零部件的难题。具体的讲，本专利技术通过调整电子束选区熔化技术中的支撑、轮廓工艺直接制备薄壁零件，以解决复杂薄壁零件成形难、精度低、后处理成本高的问题，该方案的实施可有效提高薄壁零部件的成形效率，尤其是针对高温、脆性、难熔合金材料薄壁零部件的成形具有较为明显的优势。一般的，优选步骤a中，基板尺寸为150
×
150mm，材质为不锈钢。优选步骤a中，所述设备为粉床式电子束设备。
[0014]就步骤b中具体的参数设定而言，以45
‑
150μm的Ti48Al2Cr2Nb合金粉末为例，为获得更优的产品品质，优选步骤b中，设定的预热温度为1060℃，优选步骤b中，设定的预热时间为25min，优选步骤b中，设定的铺粉层厚为70μm。
[0015]实施例
[0016](1)取60Kg粒径分布为45
‑
150μm的Ti48Al2Cr2Nb合金粉末，放入到粉仓中；
[0017](2)选用一个尺寸为150
×
150mm不锈钢基板，标记中心并调平；
[0018](3)对成形仓和电子枪抽真空，等成形仓的真空度达2.1
×
10
‑3mbar左右，电子枪真空度达7.0
×
10
‑5mbar左右，进行电子束对中、校准；
[0019](4)将切片好的薄壁零件模型文档导入到粉床式电子束设备中；
[0020](5)编辑基板预热参数，设定预热温度为1060℃，预热时间为25min；
[0021](6)调节成形工艺参数，具体参数如下：铺粉层厚70μm，扫描速度500
‑
12000mm/s，束斑电流3.5
‑
40mA，聚焦补偿0
‑
25mA。
[0022](7)开启预热并成形薄壁零件，打印完成后取出成形的薄壁件，并测试壁厚及尺寸精度。
[0023]通过上述方式得到薄壁零件的制备过程，有效避免了由于电子束束斑直径大导致熔池宽度大、深度深而出现难成形薄壁件及薄壁件成形精度差的问题，获得的产品品质优秀。本专利技术的技术优势十分明显，市场推广前景广阔。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用电子束选区熔化成形薄壁零件的方法，其特征在于，包括如下步骤：a、前期准备：首先在设备的粉仓内放置粒径分布为45
‑
150μm的Ti48Al2Cr2Nb合金粉末，在基板上标记中心并调平，对成形仓和电子枪抽真空，其中，当成形仓的真空度、电子枪真空度满足试验标准后开启高压，进行电子束对中和校准；b、成形薄壁件：首先将切片好的薄壁零件模型参数文档导入到设备中，设定预热温度、预热时间以及设定铺粉层厚，其中，扫描速度范围为500
‑
12000mm/s，束斑电流范围为3.5
‑
40mA，聚焦补偿范围为0
‑
25mA；随后开启预热并成形...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永胜，范亚卓，吴旺，刘芯宇，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：