[发明专利]基于丝材3D打印的铸锻件表面生长复杂结构的方法

说明书

本发明涉及一种基于丝材3D打印的铸锻件表面生长复杂结构的方法，包括如下步骤：a、制备基体结构件；b、对基体结构件进行三维扫描或三坐标机建模，制得基体结构件模型；c、在基体结构件模型表面进行结构设计，得到最终零件的三维模型；d、将三维模型进行二维化切片处理，将得到的参数导入3D打印机，并导入同基体结构件材质相同的丝材准备打印；e、将基体结构件放置于3D打印机内，在基体结构件表面进行增材制造加工。本方法通过在基体结构件表面通过3D打印机生成复杂的结构，同时丝材与基体结构件的材质相同，使打印出来的复杂零件与基体结构件冶金结合连接紧密，避免铸造件的组织粗大和应力集中和锻件、机加工造成的材料利用率低。

技术领域

本发明涉及一种基于丝材3D打印的铸锻件表面生长复杂结构的方法，属于金属成形和制造技术领域。

背景技术

目前，对于外形结构复杂的零部件制造工业生产常用的有四种方法：1、采用精密铸造的方法，制备出复杂精密铸件；2、采用锻造毛坯件，通过机械加工的方法去除材料，获得最终零件；3、通过粉末冶金的方法，将粉末置入模具中，经高温烧结制造而成；4、采用增材制造技术，通过3D打印平台加工而成。但是，对于大型零件且零件内壁或外侧有复杂的结构的零部件上述的方法均不适用，分别存在如下问题：1、精密铸件会造成零部件的组织粗大、应力集中，力学性能不及锻件；2、锻件机加工的方法材料利用率低，成本高；3、粉末冶金法需要制作金属模具，生产周期较长；4、3D打印技术需要一层一层熔融堆积，对于大型件成形效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是单一的制造方法造成组织粗大、应力集中；材料利用率低，成本高；生产周期长；成品合格率低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于丝材3D打印的铸锻件表面生长复杂结构的方法，包括如下步骤：

a、制备基体结构件；

b、对基体结构件进行三维扫描或三坐标机建模，制得基体结构件模型；

c、在基体结构件模型表面进行结构设计，得到最终零件的三维模型；

d、将三维模型进行二维化切片处理，将得到的参数导入3D打印机，并导入同基体结构件材质相同的丝材准备打印；

e、将基体结构件放置于3D打印机内，通过3D打印机在基体结构件表面进行增材制造加工，得到最终零件。

其中，上述方法中步骤a中制备基体结构件可采用铸造、锻造或机加工的方法。

其中，上述方法中步骤a中将制得的基体结构件进行热处理和表面处理。

其中，上述方法中步骤d中的3D打印机为高能激光束、电子束或电弧丝材3D打印平台。

其中，上述方法中步骤d中的丝材直径为0.8~4.0mm。

其中，上述方法中步骤d中需根据基体结构件的材质改变控制参数，包含但不限于高能束功率、送丝方向和角度、送丝速度、移动速度。

本发明的有益效果是：本方法通过在原有的基体结构件表面通过3D打印机生成复杂的结构，同时丝材与基体结构件的材质相同，使打印出来的复杂零件与基体结构件通过冶金结合连接紧密，同时本方法采用增材制造技术与传统铸造、锻造、机加工技术相结合的方法，制备具有复杂结构的零部件，可以避免铸造件的组织粗大和应力集中，带来的性能不利，也可避免锻件机加工造成的材料利用率低，对于结构非常复杂的零件，机加工具有局限性的情况，也可不用制作昂贵的粉末冶金模具。同时本方法制备出的复杂结构件具有零件尺寸范围大（200mm~2000mm）、生产周期短（2天~4周）、材料利用率高（70%~90%）等优点。通过本方法可有效解决大尺寸零件上的部分结构较复杂的部件制造成本高、产品合格率低等问题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。