[发明专利]一种薄壁隔板类零件增材制造变形控制方法

说明书

本申请涉及激光先进增材制造技术领域，公开了一种薄壁隔板类零件增材制造变形控制方法，首先确定零件的摆放方式，然后对零件中的薄壁结构部分添加工艺支撑，将薄壁结构部分的每一层分层切片的烧结形状部分闭合为三角形，接着将添加了工艺支撑的工艺模型导入magics软件中，并采用SLM工艺增材制造方法进行制造，最后对得到的零件进行后处理，得到产品。本申请能够有效解决薄壁隔板类零件增材制造易变形、应力大易断裂的难题，并且大大提高了增材制造薄壁结构组件的成功率。

技术领域

本申请涉及激光先进增材制造技术领域，具体涉及一种薄壁隔板类零件增材制造变形控制方法。

背景技术

增材制造技术（Additive Manufacturing，AM）又称3D打印，是融合了计算机图形处理、数字化信息和控制、激光技术和材料技术等而成的一种先进制造技术，设计零件的三维模型后，添加支撑，再分层切片为二维图形，通过激光束逐层熔化粉，层层堆叠，完成三维实体模型制造。

许多薄壁构件结构复杂，采用常规钣金、机加、焊接等工艺都无法实现零件加工，必须采用激光3D打印成形，但增材制造是一个热力不断循环的过程，薄壁件在激光增材制造过程中会出现热应力大、易变形、易开裂等难题，导致成形零件形状和质量不稳定。

若添加锥形、树形和网格支撑在薄片上控制零件变形，在后处理去支撑、打磨以及光滑时，支撑极难去除，打磨后零件易厚薄不均，产生裂纹和孔洞，造成零件报废。现有的技术方法如公开号为CN107876770A的发明专利公开了一种基于SLM工艺的带有薄壁结构的零件的增材制造方法，将薄壁结构部分的每一层分层切片的烧结形状形成半闭合形状或闭合形状，半闭合形状为U形、L形、N形、M形或Z形，闭合形状为D形、O形或矩形。该发明闭合形状可解决现有增材制造工艺方法打印铝合金或钛合金薄壁结构组件难成形、易变形、应力大易断裂的问题，但是，对于某些薄壁零件，采用半闭合形状对控制变形效果有限，全部闭合为O形、矩形、D形浪费材料，同时，该发明适用的范围十分有限，适用于薄壁结构部分的最大外包络的宽至少为薄壁结构部分的壁厚的10倍。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题和缺陷，本申请提供了一种薄壁隔板类零件增材制造变形控制方法，本方法利用三角形稳定性原理，结构简单，可有效解决薄壁隔离类零件变形难题。

为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：

一种薄壁隔板类零件增材制造变形控制方法，具体包括以下步骤：

S1.确定零件的摆放方式，将零件生长方向确定为与各个薄壁隔板相平行；

S2.对零件中的薄壁结构部分添加工艺支撑，将薄壁结构部分的每一层分层切片的烧结形状部分闭合为三角形；如V形薄壁零件，添加工艺支撑后变为三角形零件。零件在采用SLM逐层堆积成形时，将每一层的形状由易变形的薄壁V形、L形、X形、Y形、K形、Z形、N形等，转换为每一层都稳定的三角形，最后逐层堆积为稳定的三维零件。利用三角形稳定性原理，从而控制薄壁零件变形；

S3.将步骤S2得到的工艺模型导入magics软件中，零件生长方向同步骤S1，采用SLM工艺增材制造方法进行制造；

S4.对步骤S3得到的零件进行后处理，并最终得到产品。

优选地，所述步骤S2中，添加的工艺支撑厚度小于等于薄壁隔板厚度。当零件热应力较大时，工艺支撑部分为强度较弱位置，变形主要集中在工艺支撑位置。

优选地，所述步骤S2中，可在添加的工艺支撑上打孔。本操作既可减少耗粉量，又可进一步降低工艺支撑强度，减小薄壁隔板部位变形量。

优选地，所述步骤S2中，可适当延长薄壁隔板长度，所述延长长度≤5mm。

优选地，所述步骤S2中，在工艺支撑与薄壁隔板相交的位置进行倒圆，倒圆半径小于等于工艺支撑厚度，并且不影响原有的薄壁隔板长度，从而避免尖角处应力集中。