[发明专利]一种选区激光熔化的梯度性能成形设计方法

说明书

本发明公开了一种选区激光熔化的梯度性能成形设计方法，该方法包括：建立零件模型；对所述零件模型进行局部轻量化；根据零件模型，建立性能需求‑参数集；根据所述性能需求‑参数集，对零件模型进行性能需求分解，零件模型不同部位的性能采用对应的选区激光熔化工艺参数；根据局部轻量化结果及零件模型不同部位的性能采用对应的选区激光熔化工艺参数，对零件模型进行制造成形及后处理操作。本发明明确了利用选区激光熔化重新设计制造具有梯度性能零件的工艺流程，实现了通过金属增材制造来满足零件各部分的特殊性能要求，提高了材料的性能利用率，充分发挥了零件的各部分性能，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明实施例属于增材制造领域，尤其涉及一种选区激光熔化的梯度性能成形设计方法。

背景技术

增材制造技术，是相对于传统的减材制造而言的。传统制造虽然有加工精度高、能大批量生产等诸多优点，但是不适合复杂零件的制造，制造过程工艺程序繁琐等。选区激光熔化技术是增材制造技术的一种，是基于离散切片、叠加成形原理，采用金属粉末为原材料，激光为能量源，按照分层的模型进行扫描，每扫描一层，基板下降一定高度，不断重复，零件也就成形了。但是增材制造的零件的各个部位都是按照同一种工艺参数加工，很难满足零件各部分的不同性能要求，这也影响了增材制造的广泛应用。

发明内容

本发明实施例的目的在于解决增材制造领域中的材料性能过剩问题，提供了一种选区激光熔化的梯度性能成形设计方法。

本发明实施例是通过以下技术方案来实现的：

本发明实施例提供一种选区激光熔化的梯度性能成形设计方法，该方法包括：

建立零件模型；

对所述零件模型进行局部轻量化；

根据零件模型，建立性能需求-参数集；

根据所述性能需求-参数集，对零件模型进行性能需求分解，零件模型不同部位的性能采用对应的选区激光熔化工艺参数；

根据局部轻量化结果及零件模型不同部位的性能采用对应的选区激光熔化工艺参数，对零件模型进行制造成形及后处理操作。

进一步地，所述建立性能需求-参数集，其中性能需求包括强度性能需求、耐磨性性能需求、抗空蚀性能需求；参数集包括工艺参数包1、工艺参数包2、工艺参数包3，所述强度性能需求匹配的参数集为工艺参数包1，所述耐磨性能需求匹配的参数集为工艺参数包2，所述抗空蚀性能需求匹配的参数集为工艺参数包3。

进一步地，所述工艺参数包1采用激光功率选用180-220w，扫描速度选用750-800mm/s，光斑直径为70μm，曝光时间选用70-90μs，扫描间距选用90-110μm，层厚选用40-60μm。

进一步地，所述工艺参数包2采用激光功率选用250-300w，扫描速度选用850-900mm/s，光斑直径为70μm，曝光时间选用40-60μs，扫描间距选用120-150μm，层厚选用60-70μm。

进一步地，所述工艺参数包3采用激光功率选用160-250w，扫描速度选用650-750mm/s，光斑直径为70μm，曝光时间选用100-120μs，扫描间距选用80-90μm，层厚选用30-40μm。

进一步地，所述不同部位包括受力部位、移动接触部位和流动状态突变部位，作为受力集中部位，所需为强度性能；作为移动接触部位，所需为耐磨性能；作为流动状态突变部位，所需为抗空蚀性能。

进一步地，所述不同部位的工艺参数按照其所需性能要求给定。

进一步地，所述制造成形是利用SLM成形设备配套软件Magics对所建模型进行支撑自动生成，手动调整支撑的分布、类型及厚度；所述后处理操作是指电火花线切割、加工安装螺纹孔、装配面粗糙度调整。