[发明专利]一种激光成形仿生龙虾眼复杂薄壁结构的方法在审

专利信息
申请号: 202010649037.2 申请日: 2020-07-08
公开(公告)号: CN111922341A 公开(公告)日: 2020-11-13
发明(设计)人: 袁鲁豪;顾冬冬;陈威;戴冬华;石新宇;刘天宇 申请(专利权)人: 南京思锐迪科技有限公司
主分类号: B22F3/11 分类号: B22F3/11;B33Y10/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 211100 江苏省南京市将军大*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 激光 成形 仿生 龙虾 复杂 薄壁 结构 方法
【权利要求书】:

1.一种激光成形仿生龙虾眼复杂薄壁结构的方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)粉末准备:选用纯度在99.9%以上,粒度为15μm-30μm的AlSi10Mg粉末;

(2)模型设计及切片处理:根据龙虾眼的仿生灵感,构建结构的三维实体模型,通过3D打印处理软件对几何模型进行切片处理,切片层厚为20-100μm;

(3)SLM加工准备:在选区激光熔化设备中安装纯铝基板,并在粉料钢放入足量的AlSi10Mg粉末,关闭腔门,向腔内倒入氩气保护气,使腔内氧气含量降为0;

(4)设定加工参数:设定铺粉厚度与切片厚度一致,设定激光加工参数;

(5)选区激光熔化技术:准备工作结束后,开始成形加工;铺粉装置将粉末均匀地铺在成形缸基板上,激光束将按照预设的扫描路径进行扫描,直到整个二维平面成形完毕,接下来,成形缸向下移动一个层厚的距离,粉料缸上升同样的距离,铺粉装置继续均匀铺粉,激光开始成形下一层,直至整个实体结构成形完毕,获得仿生龙虾眼薄壁结构。

2.根据权利要求1所述的一种激光成形仿生龙虾眼复杂薄壁结构的方法,其特征在于,步骤(4)中的激光功率为325-425W。

3.根据权利要求1所述的一种激光成形仿生龙虾眼复杂薄壁结构的方法,其特征在于,步骤(4)中的扫描速度、层厚度和扫描间距分别设置为2200mm/s、30μm和50μm。

4.根据权利要求1所述的一种激光成形仿生龙虾眼复杂薄壁结构的方法,其特征在于,步骤(5)中的加工过程中采用的激光策略为分区岛状扫描策略,扫描策略为初始激光扫描角度为53°,逐层之间旋转增量为37°。

5.根据权利要求1所述的一种激光成形仿生龙虾眼复杂薄壁结构的方法,其特征在于,其成形的仿生龙虾眼复杂薄壁结构的性能表征方法具体步骤如下:

(1)致密度表征;使用阿基米德原理测量了SLM加工部件(包括龙虾眼部件和立方体部件)的密度;为了避免气泡在小通道内滞留,采用乙醇作为溶液,因为乙醇溶液的表面张力(20℃时为0.0223N/m)低于水(20℃时为0.0728N/m);通过以下方程计算相对密度(ξ):

ξ=ρMT×100%

其中,ρM是SLM加工零件的测量密度,ρT是AlSi10Mg(2.68g/cm3)的理论密度;

(2)尺寸精度表征;对于这种特殊的龙虾眼结构,特别强调了锥角(θ)和薄壁厚度(t)的成形精度;沿高度方向切片SLM处理的组分,以便于光学显微镜(OM)观察;

(3)表面粗糙度表征;用LEXT OLS4100激光共聚焦显微镜(Olympus,Japan)测量SLM成形零件的表面粗糙度;另外,使用JSM-6360LV扫描电子显微镜表征表面形貌。

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