[发明专利]一种各向异性抛光金属粉床3D打印复杂零部件的技术

说明书

本发明公开了一种各向异性抛光金属粉床3D打印复杂零部件的技术，首先采用金属粉床3D打印技术对复杂结构的零部件进行一体成形；然后调控等离子体电解抛光技术的电解液配比、电压、电流实现零部件表面维纳级别的高精度，改善3D打印成形件表面质量，可有效减少表面及亚表面裂纹源萌生，并阻止亚临界裂纹扩展，有望改善3D打印沉积态合金高周疲劳强度，以实现零部件在交变载荷下稳定服役，解决3D打印技术在航空航天、汽车工业上的应用困境，拓宽3D打印技术应用领域。

技术领域

本发明属于金属粉床3D打印技术的领域，具体涉及一种各向异性抛光金属粉床3D打印复杂零部件的技术。

背景技术

金属粉床3D打印技术具有不需模具和制造成本低，对设计的复杂性不敏感的特点，适合制造结构-功能一体化、仿生学设计、轻量化点阵结构、薄壁等复杂结构产品。但3D打印沉积态零部件的表面存在未熔粉末、熔池脊、台阶效应，造成金属零件表面粗糙度高，降低了零件的疲劳性能,使得成形零件无法满足汽车、航空航天和石油化工等高附加值领域对力学性能的要求。因此，需结合适当的表面改性技术来改善金属零件的表面状态，等离子体电解抛光技术是一种环境友好型技术，以水基盐溶液为电解质，待处理样品为阳极，经过“选择氧化-原位疏化-气膜空化-快速剥离”四个步骤，其优先抛光表面凸起，对具有内流道等复杂零件的内表面实现高精度抛光。因此，等离子体电解抛光技术可实现3D打印复杂零部件表面粘附粉末的平滑处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种各向异性抛光金属粉床3D打印复杂零部件的技术，采用3D打印成形复杂结构的点阵结构，并结合等离子体电解抛光技术降低表面粗糙度，提高零部件的服役性能。

本发明所采用的技术方案是，一种各向异性抛光金属粉床3D打印复杂零部件的技术，具体按以下步骤实施：

步骤1，首先采用金属粉床3D打印技术对复杂结构的零部件进行一体成形；

步骤2，将经步骤1打印的复杂结构零部件，采用等离子体电解抛光技术进行抛光。

本发明的特点还在于：

其中步骤1中金属粉床3D打印技术主要包括电子束选区熔化技术和激光选区熔化技术；

其中激光选区熔化技术成形零部件的表面粗糙度为5～45um，电子束选区熔化技术成形零部件的表面粗糙度为40～106um；

其中步骤1复杂结构包括：具有复杂内流道的结构、不同晶体结构的点阵结构、梯度变化的薄壁结构；

其中步骤2具体内容包括：

首先将复杂结构零部件作为阳极，在电解液中经过选择氧化-原位疏化-气膜空化-快速剥离四个过程后，最后获得高效无损纳米级别压应力状态表面加工层；

其中选择氧化-原位疏化-气膜空化-快速剥离四个过程通过调控电压和电流来实现。

本发明的有益效果是

本发明一种各向异性抛光金属粉床3D打印复杂零部件的技术，从3D打印复杂形状零件的高表面粗糙度着手，结合先进绿色环保、高效无损表面改性技术改善成形件表面粗糙度，可有效减少表面及亚表面裂纹源萌生，并阻止亚临界裂纹扩展，有望改善3D打印沉积态合金高周疲劳强度，以实现零部件在交变载荷下稳定服役，解决3D打印技术在航空航天、汽车工业上的应用困境，拓宽3D打印技术应用领域。

附图说明

图1为本发明的一种各向异性抛光金属粉床3D打印复杂零部件的技术中激光选区熔化技术成形复杂结构的表面形貌的扫描电镜显微图；

图2为本发明的一种各向异性抛光金属粉床3D打印复杂零部件的技术中电子束选区熔化技术成形复杂结构的表面形貌的扫描电镜显微图；