本发明专利技术涉及增材制造技术领域，公开了一种复合的增材制造方法、装置、DED复合成形设备与介质。本发明专利技术通过获取待成型零件的数学模型和待成型零件的每层工艺轨迹；根据数学模型和每层工艺轨迹，通过DED复合成形设备在基板上对金属丝、或金属粉末等金属原料进行逐级熔积，得到熔积后的逐层凝固组织；然后根据每层工艺轨迹，在逐层熔积的同时，对逐层凝固组织进行逐层辊压，得到复合成形的待成型零件；将复合成形的待成型零件中底座上的基板剥离下来，得到成型零件；从而通过定向能量沉积与随行辊压复合的增材加工方式提高最终成形零件的组织力学性能和成形精度。力学性能和成形精度。力学性能和成形精度。
【技术实现步骤摘要】
复合的增材制造方法、装置、DED复合成形设备与介质
[0001]本专利技术涉及增材制造
，尤其涉及一种复合的增材制造方法、装置、DED复合成形设备与介质。
技术介绍
[0002]增材制造是一种通过逐层累加材料，自下而上的进行零件直接成型的制造方法。“增材”是相对于传统的车、铣、刨、磨等“减材”制造方法而给出的新的定义，相对适合结构和形状复杂的零件，并且可以减少加工工序，大幅度缩短加工周期。
[0003]目前，激光增材制造技术主要包括粉末床熔融（PBF）和定向能量沉积（Direct Energy Deposit，DED），粉末床熔融指的是激光选区熔化（SLM），定向能量沉积指的是激光近净成形（LENS）。在DED增材制造过程中，金属粉末由载粉气裹挟与高能激光束相互作用，熔化并沉积。与SLM和SLS（Selektives Laserintern，选择性激光烧结）增材制造技术相比，DED工艺不受粉末床尺寸的限制，在航空航天、核电、石化等行业制造大型零件的应用上显示出绝对的优势。DED工艺是由高功率激光经调制和聚焦，将基体材料表面薄层和同步输送的粉末/丝状材料同时熔化，利用基于机械手或机床的运动平台以合适的速度移动沉积装置，逐层沉积，从而近净成形大型零部件和构件一种增材制造技术。
[0004]然而，在现有DED技术成形过程中，极高的热量输入和极快的冷却速度易在成形组织中生成气孔、裂纹和表面形貌缺陷，粗糙的粉末颗粒成形容易形成粗大柱状晶体；另一方面，在逐层成形的过程中成形的零部件在不同方向上的力学性能各向异性。使用该技术直接成形的零部件大多数为关键承力件，成型过程中出现的气孔、裂纹和各向异性等问题会导致成形的零部件承载能力和疲劳寿命急剧下降，对其应用领域造成了极大限制。
技术实现思路
[0005]本专利技术的主要目的在于提出一种复合的增材制造方法、装置、DED复合成形设备与介质，旨在通过定向能量沉积与随行辊压复合的增材加工方式提高最终成形零件的组织力学性能和成形精度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种复合的增材制造方法，所述复合的增材制造方法运用于DED复合成形设备，所述复合的增材制造方法包括如下步骤：获取待成型零件的数学模型，以及所述待成型零件的每层工艺轨迹；基于所述数学模型和所述每层工艺轨迹，通过所述DED复合成形设备在基板上对原料进行逐层熔积，得到熔积后的逐层凝固组织；基于所述每层工艺轨迹，在逐层熔积的同时，对所述逐层凝固组织进行逐层辊压，得到复合成形的待成型零件；剥离出所述复合成形的待成型零件上的所述基板，得到成型零件。
[0007]优选地，所述DED复合成形设备连接至少一个计算机设备，所述获取待成型零件的数学模型，以及所述待成型零件的每层内的工艺轨迹的步骤之前，所述复合的增材制造方
法还包括：通过所述计算机设备获取待成型零件几何特征；根据待成型零件的几何特征，通过所述计算机设备设计所述待成型零件对应的增材制造毛胚模型和支撑结构；通过所述计算机设备对所述增材制造毛胚模型和所述支撑结构进行分层切片，得到切片后的数学模型和每层内的工艺轨迹。
[0008]优选地，所述DED复合成形设备连接至少一个计算机设备，所述获取待成型零件的数学模型，以及所述待成型零件的每层工艺轨迹的步骤包括：通过所述计算机设备处理待成型零件的数学模型，以及所述待成型零件的每层工艺轨迹输入到所述DED复合成形设备。
[0009]优选地，所述DED复合成形设备包括送粉器/送丝机、激光熔覆头，所述基于所述数学模型和所述每层工艺轨迹，通过所述DED复合成形设备在基板上对原料进行逐层熔积，得到熔积后的凝固组织的步骤包括：通过所述送粉器/送丝机将所述原料传输到所述基板；根据所述数学模型和所述每层工艺轨迹，通过所述激光熔覆头在所述基板上对所述原料进行逐层熔积，并对熔积过程中的温度进行监控；监测所述熔积过程中的温度是否小于预设温度；若所述熔积过程中的温度小于所述预设温度，则继续执行通过所述激光熔覆头在所述基板上所述原料进行逐层熔积，得到熔积后的逐层凝固组织。
[0010]优选地，所述监测所述熔积过程中的温度是否小于预设温度的步骤之后，所述复合的增材制造方法还包括：若所述熔积过程中的温度大于所述预设温度，则进行层间冷却。
[0011]优选地，所述DED复合成形设备包括辊压头，所述辊压头内部通有冷却水，所述基于所述每层工艺轨迹，在逐层熔积的同时，对所述逐层凝固组织进行逐层辊压，得到复合成形的待成型零件的步骤包括：根据所述每层工艺轨迹，在逐层熔积的同时，通过所述辊压头对所述逐层凝固组织进行逐层辊压，其中，所述辊压头内部通有冷却水对其进行实时冷却，得到复合成形的待成型零件。
[0012]优选地，所述剥离出所述复合成形的待成型零件上的所述基板，得到成型零件的步骤之后，所述复合的增材制造方法还包括：对所述成形零件进行增材性能和机械加工指标检测。
[0013]此外，为实现上述目的，本专利技术还提供一种复合的增材制造装置，所述复合的增材制造装置包括：获取模块，用于获取待成型零件的数学模型，以及所述待成型零件的每层工艺轨迹；熔积模块，用于基于所述数学模型和所述每层工艺轨迹，通过所述DED复合成形设备在基板上对原料进行逐层熔积，得到熔积后的凝固组织；辊压模块，用于基于所述每层工艺轨迹，在逐层熔积的同时，对所述凝固组织进行逐层辊压，得到复合成形的待成型零件；
剥离模块，用于剥离出所述复合成形的待成型零件上的所述基板，得到成型零件。
[0014]此外，为实现上述目的，本专利技术还提供一种DED复合成形设备，所述DED复合成形设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的复合的增材制造程序，所述复合的增材制造程序被所述处理器执行时实现如上所述的复合的增材制造方法的步骤。
[0015]此外，为实现上述目的，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有复合的增材制造程序，所述复合的增材制造程序被处理器执行时实现如上所述的复合的增材制造方法的步骤。
[0016]本专利技术提出的复合的增材制造方法、装置、DED复合成形设备和介质；所述复合的增材制造方法运用于DED复合成形设备，所述DED复合成形方法包括：获取待成型零件的数学模型，以及所述待成型零件的每层工艺轨迹；基于所述数学模型和所述每层工艺轨迹，通过所述DED复合成形设备在基板上的原料进行逐层熔积，得到熔积后的逐层凝固组织；基于所述每层工艺轨迹，在逐层熔积的同时，对所述逐层凝固组织进行逐层辊压，得到复合成形的待成型零件；剥离出所述复合成形的待成型零件上的所述基板，得到成型零件。本专利技术通过获取待成型零件的数学模型和待成型零件的每层工艺轨迹；根据数学模型和每层工艺轨迹，通过DED复合成形设备在基板上对金属丝、或金属粉末等金属原料进行逐级熔积，得到熔积后的逐层凝固组织；然后根据每层工艺轨迹，在逐层熔积的同时，对逐层凝固组织进行逐层辊压，得到复合成形的待成型零件；将复合成形的待成型零件中底座上的基板剥离下来，得到成本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种复合的增材制造方法，其特征在于，所述复合的增材制造方法运用于DED复合成形设备，所述复合的增材制造方法包括如下步骤：获取待成型零件的数学模型，以及所述待成型零件的每层工艺轨迹；基于所述数学模型和所述每层工艺轨迹，通过所述DED复合成形设备在基板上对原料进行逐层熔积，得到熔积后的逐层凝固组织；基于所述每层工艺轨迹，在逐层熔积的同时，对所述逐层凝固组织进行逐层辊压，得到复合成形的待成型零件；剥离出所述复合成形的待成型零件上的所述基板，得到成型零件。2.如权利要求1所述的复合的增材制造方法，其特征在于，所述DED复合成形设备连接至少一个计算机设备，所述获取待成型零件的数学模型，以及所述待成型零件的每层内的工艺轨迹的步骤之前，所述复合的增材制造方法还包括：通过所述计算机设备获取待成型零件几何特征；根据待成型零件的几何特征，通过所述计算机设备设计所述待成型零件对应的增材制造毛胚模型和支撑结构；通过所述计算机设备对所述增材制造毛胚模型和所述支撑结构进行分层切片，得到切片后的数学模型和每层内的工艺轨迹。3.如权利要求1所述的复合的增材制造方法，其特征在于，所述DED复合成形设备连接至少一个计算机设备，所述获取待成型零件的数学模型，以及所述待成型零件的每层工艺轨迹的步骤包括：通过所述计算机设备处理待成型零件的数学模型，以及所述待成型零件的每层工艺轨迹输入到所述DED复合成形设备。4.如权利要求1中的所述的复合的增材制造方法，其特征在于，所述DED复合成形设备包括送粉器/送丝机、激光熔覆头，所述基于所述数学模型和所述每层工艺轨迹，通过所述DED复合成形设备在基板上对原料进行逐层熔积，得到熔积后的凝固组织的步骤包括：通过所述送粉器/送丝机将所述原料传输到所述基板；根据所述数学模型和所述每层工艺轨迹，通过所述激光熔覆头在所述基板上对所述原料进行逐层熔积，并对熔积过程中的温度进行监控；监测所述熔积过程中的温度是否小于预设温度；若所述熔积过程中的温度小于所述预设温度，则继续执行通过所述激光熔覆头在所述基板上对所述原料进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓圻，胡俊，王瑞，赵豪，陈国超，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：
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