[发明专利]一种多材料、变刚度结构高效协同增材制造方法

说明书

本发明为一种多材料、变刚度结构高效协同增材制造方法，属于复合增材制造技术领域。本发明方法首先是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，然后利用选区激光熔化技术制备出轻量化部分，接着对轻量化部分进行表面处理，最后在轻量化部分上利用电弧增材制造技术制备出实体部分即可。本发明方法可以较快的制备处具有复杂形状的零件，减少了零件的加工周期，降低了生产成本。本发明方法充分发挥了选区激光熔化成型技术和电弧增材制造技术的优势，提高了大型零件和多材料零件的增材制造水平，为增材制造的发展开辟新的方向和领域。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体是一种多材料、变刚度结构高效协同增材制造方法。

背景技术

选区激光熔化成型技术是增材制造技术的一种，以激光为热源，按照三维模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描，扫描过的金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果，最终获得模型所设计的金属零件。电弧增材制造技术是一种以电弧为热源，采用逐层熔覆原理，将熔化的丝材逐层沉积，根据三维数字模型由线-面-体逐渐成型出金属零件的先进增材制造技术。

选区激光熔化成型技术可以实现具有多孔点阵等复杂结构零件的制备，制备出的样品结构精细，表面光滑，但成型效率低，成本高，难以制备大型的变刚度结构，同时难以制备由多材料组成的零件。

电弧增材制造技术可以实现尺寸较大的结构件的制备，具有成型效率高，成本低等优点，但电弧增材制造难以成型多孔点阵等复杂结构。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺点和不足，而提供一种多材料、变刚度结构高效协同增材制造方法。该方法是一种将选区激光熔化成型技术和电弧增材制造技术进行结合的高效协同增材制造方法，对于结构复杂的大型零件，通过选区激光熔化成型技术制备零件的轻量化部分，进行表面处理后，通过电弧增材制造技术制备零件的实体部分。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种多材料、变刚度结构高效协同增材制造方法，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；

2）使用选区激光熔化成型工艺制备轻量化部分；

3）对成型的轻量化部分进行表面处理；

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。

作为优选的技术方案，步骤1）的具体操作为：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。

作为优选的技术方案，步骤2）的具体操作为：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。

作为优选的技术方案，步骤3）的具体操作为：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。