[发明专利]一种表面全封闭式内部多孔隙轻量化金属件的制作方法

说明书

本发明公开了一种表面全封闭式内部多孔隙轻量化金属件的制作方法，其特征是，包括如下步骤：1)对几何模型进行预处理；2)采用边缘壁化处理方式对模型采取简化和修复处理，形成工件B；3)工件B分割为主体部和支件部；4)金属粉末烧结结束后对主部件倒出多余的金属粉末；5)主部件放置在五轴高温电弧增材制造的打印基台上；6)采用五轴高温电弧增材制造工艺对B‑P表面进行一层或数层熔覆；7)采用铣刀去除封闭平面P。本发明所达到的有益效果：提出了采用三轴激光熔融选区的金属粉末烧结3D打印工艺和和五轴高温电弧增材制造相结合的工艺方法制作此类零件，解决现有金属3D打印工艺制作表面全封闭式内部多孔隙轻量化金属件的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种表面全封闭式内部多孔隙轻量化金属件的制作方法，属于3D打印技术领域。

背景技术

从三维打印加工的自由度来分类：可以分为三轴3D打印和多轴3D打印。对于激光熔融选区的金属粉末烧结3D打印工艺来说，三轴3D打印由于金属粉末的自支撑作用，可以打印任意复杂的微孔隙结构而无须添加支撑。但是这种方法不能打印内部多孔隙而表面封闭的结构，因为这样会导致工件内部填充孔隙的金属粉末无法倒出。另外，金属粉末的成本较高，烧结时间长，烧结件的致密性较差。多轴三维打印来说，同轴送粉的激光烧结工艺和高温电弧增材制造方法等，从理论上说，这种方法可以打印表面全封闭式内部多孔隙轻量化金属件。同轴送粉烧结工艺金属粉末的成本较高，烧结时间长，烧结件的致密性较差的缺点，而且由于喷粉精度不高，通常会导致多空隙结构中残留很多金属粉末，从而增加工件成本的自重。高温电弧增材制造方法的精度很低(通常喷丝宽度在5mm以上)，难以制造精细的内部微空隙结构。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种表面全封闭式内部多孔隙轻量化金属件的制作方法，解决了针有金属3D打印工艺制作表面全封闭式内部多孔隙轻量化金属件的缺陷。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种表面全封闭式内部多孔隙轻量化金属件的制作方法，其特征是，包括如下步骤：

1)对工具的几何模型进行预处理，加工到所需要的精度；

2)对于焊枪无法到达的区域，采用边缘壁化处理方式对模型采取简化和修复处理，形成新的工件B；

3)在堆积方向上靠近部件顶端的部分，分割出高度尽可能小的一部分，将工件B分割为主部件和支件部；所述主部件按照原有设计的微孔隙结构进行打印；所述支件部直接采用粉末烧结的方式打印实体；

4)金属粉末烧结结束后对主部件倒出多余的金属粉末，采用金属切割工艺把支部件从打印基板上割出，再把支部件和主部件通过榫头连接；

5)主部件放置在打印基板上，把主部件、支部件通过主部件打印基板装夹在五轴高温电弧增材制造的打印基台上；

6)采用五轴高温电弧增材制造工艺对B-P表面进行一层或数层熔覆；

7)采用铣刀去除封闭平面P不需要的部分，并用铣刀加工工件表面直至达到给定的表面精度和光洁度。

前述的一种表面全封闭式内部多孔隙轻量化金属件的制作方法，其特征是，所述步骤1)的具体内容为：

11)根据零件强度要求确定高温电弧熔覆层的厚度d1；

12)采用金属粉末烧结工艺，确定其分层堆积方向，并记分层堆积的方向为工件坐标系的Z向；

13)对工件表面模型进行厚度为d1的内等距偏置得到新的表面S′，记表面S′围成的区域是R′，简称毛坯件R′；记毛坯件R′的壁厚为d2，表面S′向内等距得到T′。

前述的一种表面全封闭式内部多孔隙轻量化金属件的制作方法，其特征是，所述步骤2)的具体内容为：