[发明专利]一种用于钛合金薄壁零件的增材制造方法

说明书

本发明提供了一种用于钛合金薄壁零件的增材制造方法，所述的增材制造方法包括如下步骤：(Ⅰ)按照薄壁零件的实体结构进行三维建模得到实体模型，在实体模型外表面添加辅助支撑结构得到增材模型，对增材模型进行切片分层；(Ⅱ)根据增材模型制造文件生成扫描路径，在基板上逐层进行零件实体结构和辅助支撑结构的激光增材制造，逐层堆积形成包括辅助结构的零件实体；(Ⅲ)对包括辅助结构的零件实体连带基板一同进行热处理。本发明提供的增材制造方法有效解决了钛合金薄壁零件微裂纹的问题，提升了薄壁零件的力学性能，最大限度地保证薄壁结构的尺寸精度控制在合理范围内，使得制备零件满足航空航天使用要求。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，涉及一种薄壁零件的增材制造方法，尤其涉及一种用于钛合金薄壁零件的增材制造方法。

背景技术

增材制造技术从20世纪90年代开始出现，其发展的基础是高能量热熔覆技术和快速原型技术，与传统制造技术相比，不用经过各种刀具的切割和多种繁杂工序的加工，大大缩减了加工时间，同时对于结构复杂的零件，其加工过程和制造精度更高。

增材制造技术主要是通过计算机中生成零件的三维CAD模型，根据模型的尺寸数据采用激光熔覆的方式将零件的材料通过喷墨的形式逐层堆积起来形成立体零件的技术。增材制造工艺简单，生产成本低，适用范围广，可根据计算机内零件三维图的不同随时改变制造零件的结构、品种等，对于产品结构复杂、材料活性高、要求纯度高的金属零件的制造特别适用。

增材制造技术使用的原材料主要有金属和非金属两大类，同时在原材料中还添加其他材料进行烧结、固化和热熔覆。按照添加材料的不同增材制造技术可以分为：快速原型制造技术和高性能金属构件直接制造技术。

与传统的切削加工相比，增材制造技术可以实现金属材料零件制作过程的一步完成，其制造的过程是根据零件的三维CAD图进行的，因此与实际要求零件的尺寸精度相接近，后续的加工余量小，材料的利用率和生产效率都大幅的提高了。在使用增材制造技术的时候不需要大型的设备，可以为生产企业节约资源，同时制造时间短，具有较高的柔性可以根据产品的结构变化随时改变。

目前钛合金产品已经在多个领域得到应用，这些产品的结构较复杂、品种多、批量小且性能要求高，传统的生产制造技术无法满足这些产品要求，而增材制造技术能够满足钛合金产品制造技术和性能要求，因而得到广泛应用。

随着增材制造技术的发展，世界各国都在积极地对钛合金增材制造技术进研究，以期钛合金增材制造技术能够在多方面得到应用。根据近几年的研究现在应用于钛合金零件加工中的生产工艺有激光选区熔化成形技术、电子束熔丝成形技术、激光立体成形技术和电子束选取熔化成形技术。

CN108889946B公开了一种铝合金薄壁零件激光立体成形方法，它涉及一种铝合金零件的激光增材制造方法。本发明是要解决现有的铝合金薄壁零件在激光立体成形增材制造过程中存在塌陷和气孔的技术问题。本发明：一、基板清洗；二、粉末烘干；三、激光增材制造。

CN109396436A公开了一种纯钛3D打印增材制造方法，具体包括以下步骤：纯钛薄壁零件的三维建模；曲面分层建立支撑；纯钛原件用料的选取；纯钛薄壁曲面的打印；纯钛薄壁曲面零件的热处理；纯钛薄壁曲面零件的抛光。