一种合金的激光增材制造方法技术

本申请公开了一种合金的激光增材制造方法，涉及材料制造技术领域，旨在解决现有技术所制造的大尺寸合金构件变形量大的技术问题。所述方法包括以下步骤：获取待成型合金构件的几何模型；基于所述待成型合金构件的几何模型，获得最小变形量对应的目标扫描参数；其中，所述目标扫描参数包括每层之间扫描路径之间的角度值、构件的起始摆放位置与角度值和分区打印策略；所述分区打印策略为先成型外部端墙，再成型内部支撑筋结构；基于所述目标扫描参数进行激光增材制造，获得目标合金构件。获得目标合金构件。获得目标合金构件。

【技术实现步骤摘要】
一种合金的激光增材制造方法


[0001]本申请涉及材料制造
，尤其涉及一种合金的激光增材制造方法。

技术介绍

[0002]随着增材制造技术的发展，小型零件已经不能满足工业领域日益增长的需要。在航空航天领域，合金作为一种重要的金属材料，被广泛用于制造大型的结构件。然而，传统的铸、锻、机加的加工方式成本较高、周期较长，通常需要数月的时间。采用增材制造的方式加工大型合金零件能极大地降低加工成本，缩短加工周期。然而大尺寸构件在增材制造过程中具有明显的“尺寸效应”，其变形倾向和内部应力都远大于小型零件。
[0003]因此，亟需一种解决大型合金零件增材制造过程中应力与变形的控制方法。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的是提供，旨在解决现有技术所制造的大尺寸合金构件变形量大的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本申请实施例提出了：一种合金的激光增材制造方法，包括以下步骤：
[0006]获取待成型合金构件的几何模型；
[0007]基于所述待成型合金构件的几何模型，获得最小变形量对应的目标扫描参数；其中，所述目标扫描参数包括每层之间扫描路径之间的角度值、构件的起始摆放位置与角度值和分区打印策略；所述分区打印策略为先成型外部端墙，再成型内部支撑筋结构；
[0008]基于所述目标扫描参数进行激光增材制造，获得目标合金构件。
[0009]作为本申请一些可选实施方式，所述基于所述待成型合金构件的几何模型，获得最小变形量对应的目标扫描参数，包括：
[0010]对所述待成型合金构件的几何模型进行应力与变形进行数值仿真计算，获得最小变形量对应的目标扫描参数和变形约束位置；
[0011]对所述变形约束位置对应的实际基板位置处进行加固处理；其中，所述加固处理包括采用螺纹孔进行加固处理。
[0012]作为本申请一些可选实施方式，所述基于所述待成型合金构件的几何模型，获得最小变形量对应的目标扫描参数，包括：
[0013]基于所述待成型合金构件的几何模型，进行单道熔覆处理，获得待成型合金构件的单道熔覆形貌信息；其中，所述单道熔覆形貌信息包括单道宽度值、单道高度值、单道深度值、热影响区厚度值、微观组织信息、润湿角和显微硬度值；
[0014]基于所述单道熔覆形貌信息，获得最小变形量对应的目标扫描参数。
[0015]作为本申请一些可选实施方式，所述基于所述目标扫描参数进行激光增材制造，获得目标合金构件，包括：
[0016]基于所述目标扫描参数，将所述待成型合金构件的几何模型导入切片软件，以获
得成型加工路线的工艺代码信息；
[0017]基于所述成型加工路线的工艺代码信息，进行激光增材制造，获得目标合金构件。
[0018]作为本申请一些可选实施方式，所述基于所述成型加工路线的工艺代码信息，进行激光增材制造，获得目标合金构件，包括：
[0019]基于所述成型加工路线的工艺代码信息，进行激光增材制造，获得第一目标合金构件；
[0020]将所述第一目标合金构件放置于真空感应炉内进行去应力热处理，处理完成后，获得第二目标合金构件。
[0021]作为本申请一些可选实施方式，所述将所述第一目标合金构件放置于真空感应炉内进行去应力热处理，处理完成后，获得第二目标合金构件，包括：
[0022]将所述第一目标合金构件放置于真空感应炉内进行去应力热处理；其中，所述第一目标合金构件包括待成型目标合金构件、基板和螺栓；
[0023]处理完成后，将所述螺栓拆除，并将所述待成型目标合金构件和基板进行分离，获得第二目标合金构件。
[0024]作为本申请一些可选实施方式，所述将所述螺栓拆除，并将所述待成型目标合金构件和基板进行分离，获得第二目标合金构件，包括：
[0025]将所述螺栓拆除后，采用大型龙门锯床将所述待成型目标合金构件和基板进行分离，获得第二目标合金构件。
[0026]作为本申请一些可选实施方式，所述将所述螺栓拆除，并将所述待成型目标合金构件和基板进行分离，获得第二目标合金构件，包括：
[0027]将所述螺栓拆除后，采用激光切割的方式将所述待成型目标合金构件和基板进行分离，获得第二目标合金构件。
[0028]作为本申请一些可选实施方式，所述去应力热处理的处理温度为≤650℃，处理时间为2小时。
[0029]作为本申请一些可选实施方式，所述基于所述成型加工路线的工艺代码信息，进行激光增材制造，获得第一目标合金构件，包括：
[0030]将所述成型加工路线的工艺代码信息输入至增材制造设备中进行激光增材制造，获得第一目标合金构件；
[0031]其中，所述增材制造系统中包括大型龙门机构，以用于增材制造设备的支撑和移动。
[0032]作为本申请一些可选实施方式，所述分区打印策略还包括顺序依次打印策略；
[0033]所述每层之间扫描路径之间的角度值包括0
°
、45
°
和90
°
。
[0034]作为本申请一些可选实施方式，所述待成型合金构件的材料包括钛合金、高温合金和不锈钢合金中至少一种。
[0035]目前现有技术中对大尺寸合金构件进行成型时，通常根据预先模拟的工艺参数集，对放置在所述加工仓内的工件进行激光增材制造应力调控，利用低功率激光对加工点进行激光应力调控，通过低功率密度的激光热作用，使材料在局部产生非均匀热应力。该热应力与调控前应力叠加从而使材料在局部发生塑性变形，起到降低、调控应力的作用。但该方法采用局部的激光重熔对材料内部的应力进行调控，因此其加工过程缓慢，只能针对小
型零部件进行加工及应力调控，不能适用于大型钛合金构件激光增材制造的过程中。并且该方法的调控效果会受到工艺稳定性的影响，因此容易产生组织不均匀性，且该方法不能完全将加工过程产生的残余应力消除。相较于现有技术，本申请实施例通过对大尺寸合金构件的几何模型进行应力变形仿真预测，获得最小变形量的对应的目标扫描参数，并且通过仿真预测，判断出不同分区打印策略下，待成型合金构件的变形量；并以变形量最小的扫描参数作为目标扫描参数，对应的分区打印策略为先成型外部端墙，再成型内部支撑筋结构；并基于目标扫描参数进行激光增材制造，以获得最小变形量的目标合金构件。从而使得所成型获得的目标合金构件变形量小且组织均匀。
附图说明
[0036]图1是本申请的实施例涉及的合金的激光增材制造方法流程示意图；
[0037]图2是本申请的实施例涉及的两种不同的分区打印策略的示意图；
[0038]图3是本申请的实施例涉及的采用ABAQUS软件对激光增材制造应力变形进行仿真计算的部分结果示意图；
[0039]图4是本申请的实施例涉及的采用螺栓紧固防止变形的安装示意图；
[0040]图5是本申请的实施例涉及的激光增材制造过程中单道熔覆形貌图；
[0041]其中，图2中序号仅表示打印的先后顺序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合金的激光增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待成型合金构件的几何模型；基于所述待成型合金构件的几何模型，获得最小变形量对应的目标扫描参数；其中，所述目标扫描参数包括每层之间扫描路径之间的角度值、构件的起始摆放位置与角度值和分区打印策略；所述分区打印策略为先成型外部端墙，再成型内部支撑筋结构；基于所述目标扫描参数进行激光增材制造，获得目标合金构件。2.根据权利要求1所述合金的激光增材制造方法，其特征在于，所述基于所述待成型合金构件的几何模型，获得最小变形量对应的目标扫描参数，包括：对所述待成型合金构件的几何模型进行应力与变形进行数值仿真计算，获得最小变形量对应的目标扫描参数和变形约束位置；对所述变形约束位置对应的实际基板位置处进行加固处理；其中，所述加固处理包括采用螺纹孔进行加固处理。3.根据权利要求1所述合金的激光增材制造方法，其特征在于，所述基于所述待成型合金构件的几何模型，获得最小变形量对应的目标扫描参数，包括：基于所述待成型合金构件的几何模型，进行单道熔覆处理，获得待成型合金构件的单道熔覆形貌信息；其中，所述单道熔覆形貌信息包括单道宽度值、单道高度值、单道深度值、热影响区厚度值、微观组织信息、润湿角和显微硬度值；基于所述单道熔覆形貌信息，获得最小变形量对应的目标扫描参数。4.根据权利要求1所述合金的激光增材制造方法，其特征在于，所述基于所述目标扫描参数进行激光增材制造，获得目标合金构件，包括：基于所述目标扫描参数，将所述待成型合金构件的几何模型导入切片软件，以获得成型加工路线的工艺代码信息；基于所述成型加工路线的工艺代码信息，进行激光增材制造，获得目标合金构件。5.根据权利要求4所述合金的激光增材制造方法，其特征在于，所述基于所述成型加工路线的工艺代码信息，进行激光增材制造，获得目标合金构件，包括：基于所述成型加工路线的工艺代码信息，进行激光增材制造，获得第一目标合金构件；将所述第一目标合金构件放置于真空感应炉内进行去应力热处理，处理完成后，获得第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘剑，黄超，赵举琦，李杰东，杨婷，冯丽玲，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：