[发明专利]一种多材料、变刚度结构高效协同增材制造方法

权利要求书

1.一种多材料、变刚度结构高效协同增材制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）对零件结构进行预处理，根据零件不同部位定位需求，将零件划分为具有复杂孔隙结构的轻量化部分和需要快速加工制造的实体部分；

根据仿真模拟软件对零件结构进行受力分析，根据分析结果在满足使用要求的前提下对零件结构模型采取简化和修复处理，并将零件结构划分为具有复杂孔隙结构的轻量化部分和需要快速加工制造的实体部分；

2）使用选区激光熔化成型工艺制备轻量化部分；

首先使用三维软件构建具有复杂孔隙结构的三维模型，添加支撑，生成STL文件，将STL文件进行二维切片处理，导入选区激光熔化成型设备中；然后选取制备轻量化部分所需的金属粉末材料，设置选区激光熔化加工过程的成型工艺参数，开始选区激光熔化成型；最后将打印完成后的轻量化部分进行线切割，清洗，干燥，为后续的表面处理做准备；其中，金属粉末材料采用不锈钢粉末、铝合金粉末、钛合金粉末、镍合金粉末或金属陶瓷复合材料粉末；

3）对成型的轻量化部分进行表面处理；

在成型的轻量化部分上对要进行电弧增材制造的区域进行打磨，去除区域表面的氧化层，并用丙酮将区域范围内的油污和脏物清洗干净；

4）在处理后的轻量化部分上利用电弧增材制造工艺制备出实体部分，最终得到符合要求的零件结构；

首先控制机械手对成型的轻量化部分进行抓取，并放置在电弧增材制造系统工作台的工装夹具处；然后使用三维软件构建实体部分的三维模型，借助离线编程仿真软件对实体部分的三维模型进行分层切片，生成其离线程序反馈给机械手电弧增材单元，确定电弧增材单元在区域中的增材制造路径；最后设置电弧增材制造过程中的工艺参数，选取成型丝材，控制电弧增材单元，在处理后的轻量化部分基础上按照规划路径进行电弧增材制造，直至全部完成，得到目标零件结构；其中，成型丝材采用镍基焊丝、铜基焊丝、铝基焊丝或普通钢基焊丝。

2.根据权利要求1所述的一种多材料、变刚度结构高效协同增材制造方法，其特征在于：步骤2）中所述的具有复杂孔隙结构的轻量化部分为多孔点阵结构设计。

3.根据权利要求1所述的一种多材料、变刚度结构高效协同增材制造方法，其特征在于：步骤4）中，对在电弧增材制造工艺后得到的零件结构放入热处理炉进行去应力热处理，加热温度180℃，保温4h，空冷。

4.根据权利要求1所述的一种多材料、变刚度结构高效协同增材制造方法，其特征在于：在选区激光熔化成型过程中，激光按照扫描路径对金属粉末进行选择性熔化，逐层熔化，层层叠加，其中，扫描路径是激光选区熔化设备根据二维切片信息自动生成的。