[发明专利]一种金属材料的增材制造方法

权利要求书

1.一种金属材料的增材制造方法，其特征在于，包括：

建立待加工工件的三维模型；

根据预设的切片厚度对待加工工件的三维模型进行切片处理并进行路径规划处理，得到所述三维模型的二维切片数据与路径规划数据；

根据所述二维切片数据控制所述增材制造装备的成形平台下降预设高度，并控制所述增材制造装备的铺粉机构进行铺粉；

根据所述预设的切片厚度、粉末的飞溅程度、粉末的孔隙率以及材料的热膨胀状态计算实际铺粉厚度；

所述增材制造装备按照预设的能量输入和所述实际铺粉厚度计算得到每层粉末熔化时所需的实际能量输入；

所述增材制造装备按照每层粉末熔化时所需的实际能量输入对粉层进行熔化扫描，从而得到所述金属材料；

其中，所述粉末第n层的实际铺粉厚度H_n由以下公式计算：

当n＝1时，H₁＝h，

当n＞1时，H_n＝h+a_n-1，a_n-1＝H_n-1-H_n-1(1-η_n-1)(1-θ)(1+ɑ×ΔT_n-1)，

其中，h为预设的切片厚度，a_n-1为第n-1层粉末熔化凝固后的收缩量，η_n-1为待加工工件的截面范围内熔化第n-1层时粉末的飞溅质量占第n-1层的铺粉质量的百分比，θ为粉末的孔隙度，ɑ为平均线膨胀系数，ΔT_n-1为第n-1层粉末熔化凝固后的温度与室温的温度差，n为正整数。

2.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述预设的切片厚度h为固定值，其值为0.02～0.2mm。

3.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述成形平台下降预设高度与所述预设的切片厚度相同。

4.根据权利要求1所述的增材制造方法，其特征在于，所述预设的能量输入E由能量源功率P、能量的利用率ε、能量源的移动速度v、切片厚度h和熔道间距ω决定，且E＝(P×ε)/(v×h×ω)。

5.根据权利要求4所述的增材制造方法，其特征在于，15％≤ε100％，0.02mm≤ω≤0.15mm。

6.根据权利要求4所述的增材制造方法，其特征在于，第n层粉末熔化时所需的实际能量输入E_n＝(E×H_n)/h。

7.根据权利要求3所述的增材制造方法，其特征在于，θ＝1-(ρ_松装/ρ_理论)，所述ρ_松装为粉末的松装密度，所述ρ_理论为粉末的理论密度。

8.根据权利要求3所述的增材制造方法，其特征在于，0＜η_n-1＜50％，10^-6≤ɑ≤10^-5。

9.根据权利要求3所述的增材制造方法，其特征在于，所述粉末熔化凝固后的温度通过位于成形平台上方的测温装置实时获得，且0＜ΔT_n-1≤3500℃。