[发明专利]一种大型双金属零件快速增材制造方法

说明书

本发明提供了一种大型双金属零件快速增材制造方法，方法的流程主要包括：分别使用选区激光熔化成型技术和等离子弧增材制造技术打印零件的最外层和内部结构，当选区激光熔化成型打印好当前循环中的最外层结构后，使用内置吸粉器吸掉最外层轮廓以内的金属粉末，然后用等离子弧增材制造打印填充内部结构，不断循环直至完成零件打印。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：(1)具有较快速打印大型复杂形状零件的能力；(2)具有较快速打印大型表面精度要求较高的零件的能力；(3)具有打印最外层与内部材料不同的多材料零件的能力。

技术领域

本发明涉及一种新型金属零件制备方法，具体是一种将等离子弧增材工艺与选区激光熔化成型工艺结合在一起的大型零件快速增材制造方法，属于金属材料领域。

背景技术

选区激光熔化成型技术是一种高精度的金属增材制造方法，打印出的样品表面光滑、结构精细，但打印速度很慢，难以高效打印大型零件，同时难以打印由多种材料组成的零件。

等离子弧增材制造技术是一种高效的金属增材制造方法，但打印精度与选区激光熔化成型技术相比较低，适合打印尺寸较大但精度要求较低的成品或毛坯零件。

中国专利CN201611115889.3提出了一种基于选区激光融化的粉末冶金成型功能梯度材料的方法，但该方法中并未引入可以提高打印速度的技术，所以打印速度较慢。类似地，中国发明专利CN201510747275.6、

CN201410532792.7、中国专利申请CN201810292599.9、

CN201810541184.0，也提出了若干种基于选区激光熔化成型打印梯度材料的方法，但均未引入可以提高打印速度的技术，所以打印速度同样较慢，不适合打印尺寸较大的零件。

中国专利CN201720730439.9、CN201610458932.X、CN201610458934.9和中国专利申请CN201610994357.5、CN201811279445.2均提出了基于等离子弧热源的送丝增材制造方法，但这些方法均为对直接打印获得高精度几何形状提出有效措施，因此不适合打印精度要求较高的零件。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术的不足，提出一种将等离子弧增材工艺与选区激光熔化成型工艺结合在一起的大型零件增材制造方法，通过选区激光熔化成型方法打印大型零件的最外层结构，通过等离子弧增材技术打印大型零件除最外层以外的其他部分。该方法具有较快速打印大型复杂零件的能力，同时具有打印最外层与内部材料不同的多材料零件的能力。具体方案如下：

一种大型双金属零件快速增材制造方法，包括如下步骤：

S1、在一密封的腔室内，使用选区激光熔化成型工艺在一金属基板上打印出金属零件底部外轮廓的底面和侧壁；

S2、将外轮廓以内的金属粉末吸走；

S3、使用等离子弧增材工艺填充外轮廓的内部空间，所填充的内部材料低于外轮廓的顶面；

S4、打开选区激光熔化成型设备的铺粉器进行铺粉，直至将外轮廓内的凹陷部分完全填充；

S5、使用选区激光熔化成型工艺在底部外轮廓的基础上分多次打印出所述金属零件外轮廓的其余部分，并在每次打印完成均依次执行步骤S2-S4，直至所述金属零件的外轮廓全部打印完成且内部完全填充；

S6、将金属基板连同金属零件放入热处理炉进行去应力热处理；

S7、使用线切割工艺零件将金属零件从金属基板上切割下来。

进一步的，在步骤S2中，使用等离子弧增材工艺填充的内部材料与打印好的外轮廓之间的高度差为3-9mm。

进一步的，在最靠近金属零件外轮廓位置使用等离子弧增材技术进行填充时，等待离子弧燃烧1-3秒后开始送丝。