[发明专利]电子束扫描方法、难熔金属构件及电子束选区熔化设备

说明书

本发明实施例是关于一种电子束扫描方法、难熔金属构件及电子束选区熔化设备。该电子束扫描方法包括：接收电子束扫描路径数据，扫描路径数据根据待加工工件模型的切层数据规划生成，包括不同的第一扫描路径和第二扫描路径；电子束选区熔化设备装粉后，对每层铺粉后的金属粉末层根据第一扫描路径进行第一次电子束熔化扫描，之后根据第二扫描路径进行第二次电子束熔化扫描。本实施例使用两种不同的扫描路径先后对金属粉末层进行电子束选区熔化扫描，一方面，使得热应力分布更均匀，不易导致零件层面翘曲变形；另一方面，金属粉末层通过先后两次电子束选区熔化扫描，可以在一定程度上改善零件层熔合不良的缺陷。

技术领域

本发明实施例涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种电子束扫描方法、难熔金属构件及电子束选区熔化设备。

背景技术

熔点高于1650℃的高熔点金属，如钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆和钛、钨等，以及以这些金属为基体，添加其他元素形成的合金称为难熔金属。

20世纪40年代中期以前，主要是用粉末冶金法生产难熔制品。40年代后期至60年代初，由于航天技术和原子能技术的发展，自耗电弧炉、电子轰击炉等冶金技术的应用，推动了包括难熔金属在内的、能在1093～2360℃或更高温度下使用的耐高温材料的研制工作。这是难熔金属及其合金生产发展较快的时期。60年代以后，难熔金属虽然有韧性、抗氧化性不良等缺陷，在航天工业中应用受到限制，但在冶金、化工、电子、光源、机械工业等部门，仍得到广泛应用。中国在50年代已用粉末冶金工艺生产难熔金属制品，60年代起已能生产多种规格的难熔金属及其合金产品。

相关技术中，制造难熔金属零件的技术虽然已经存在，但是存在周期长、强度差、成品率低等问题，使用电子束3D打印技术制备难熔金属构件是当前最前沿的难熔金属零件制备技术。就目前各类3D打印技术而言，受限于激光器或电子枪的能量密度(即单位时间内在单位面积上的能量投入值)，无论是电子束3D打印技术还是激光3D打印技术，在制备难熔金属如钨钼钽等，熔化阶段的扫描速度都必须降到非常低，才能保证将此类材料熔化。由于熔化阶段的扫描速度非常低，待熔化零件截面的局部温度梯度相对变的非常大，因此待熔化零件表面已熔合部分和待熔合粉末非常容易产生翘曲形变，进而导致整个制备过程无法进行或者存在严重的内部缺陷等问题。

因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题，而本发明正是在现有的硬技术状态下，提出一种新的熔化扫描方法来解决这个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电子束扫描方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种电子束扫描方法，应用于电子束选区熔化设备制备难熔金属构件，该方法包括：

接收电子束扫描路径数据，所述扫描路径数据根据待加工工件模型的切层数据规划生成，所述扫描路径数据包括不同的第一扫描路径和第二扫描路径；

电子束选区熔化设备装粉后，对每层铺粉后的金属粉末层根据上述第一扫描路径进行第一次电子束熔化扫描，之后根据上述第二扫描路径进行第二次电子束熔化扫描。

本发明的一实施例中，所述第一扫描路径包括多个轮廓线扫描，所述第二扫描路径包括多个直线扫描。

本发明的一实施例中，所述第一扫描路径中的轮廓线扫描为分组同步扫描。

本发明的一实施例中，各切层对应的所述第一扫描路径中各轮廓线包括等分的N条线段，每条线段包含依序的多个点；所述分组同步扫描包括以下步骤：