[发明专利]一种激光成形仿生龙虾眼复杂薄壁结构的方法

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＝ρ_M/ρ_T×100％

其中，ρ_M是SLM加工零件的测量密度，ρ_T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。