[发明专利]一种减少基材-增材体界面残余应力的方法

说明书

本发明公开了一种减少基材‑增材体界面残余应力的方法，涉及激光送粉增材制造技术领域，包括以下步骤：步骤S1：在基材制备阶段，将基材‑增材体界面周边的基材材料去除，在界面上形成凸台结构；步骤S2：使增材体在凸台结构上进行生长，并将增材体底部与基材界面的过渡区设计成圆角过渡结构，再开展增材制造；步骤S3：对基材‑增材体制件进行机械加工，本发明具有可减小激光增材制造过程基材‑增材体界面的残余应力，从而减少制件的变形、开裂趋势的优点。

技术领域

本发明涉及激光送粉增材制造技术领域，具体涉及一种减少基材-增材体界面残余应力的方法。

背景技术

激光同步送粉增材制造(也称激光立体成形)是一种可用于快速成形、损伤修复的柔性制造技术。通过向金属基材表面喷送金属粉末，同时使用激光熔融基材及金属粉末颗粒，实现逐层堆积，用算机程序控制堆积的形状，成特定外形的零件毛坯。相对于传统制造技术，激光同轴送增材制造技术不需要另行制作模具，成形速率较激光选区熔融(SL)技术更高。将激光同步送粉增材制造与传统的轧制、锻造制造工艺结合起来，在板材、锻件基础上增材制造零件的附加微小结构，可充分利用板材、锻件基材的优良力学性能，同时结合激光同步送粉增材制造的灵活性提高制件毛坯的材料利用率、生产效率。

但是，基材-增材体界面由于激光束扫描后熔化、堆积、凝固，会与基材本身产生显著的温度梯度，不可避免地形成极大的残余应力，会造成基材变形甚至界面开裂，还会造成零件加工过程中由于应力释放带来的变形。现有技术主要考虑减少增材体自身的残余应力，如申请号为“CN202010238130.4”的发明专利公开了“一种基于原位应力释放模型的修复路径优化方法”等，对基材-增材体界面残余应力控制还是缺乏更进一步的措施，导致制件容易形成变形、开裂等缺陷。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种减少基材-增材体界面残余应力的方法，以达到可减小激光增材制造过程基材-增材体界面的残余应力，从而减少制件的变形、开裂趋势的作用。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种减少基材-增材体界面残余应力的方法，包括以下步骤：

步骤S1：在基材制备阶段，将基材-增材体界面周边的基材材料去除，在界面上形成凸台结构；

步骤S2：使增材体在凸台结构上进行生长，并将增材体底部与基材界面的过渡区设计成圆角过渡结构，再开展增材制造；

步骤S3：对基材-增材体制件进行机械加工。

优选地，所述步骤S1具体包括：

步骤S11：根据拟加工的零件结构选择基材对应的尺寸规格，确定基材上的加工余量H；

步骤S12：根据零件增材体特征、形状及尺寸，确定增材体投影尺寸X；

步骤S13：在确定的基材位置及投影尺寸X范围外，局部或在整个平面上去除厚度为h的基材材料，令h＜H，形成截面尺寸为X*h的凸台结构。

优选地，在步骤S12中，所述投影尺寸X包括零件自身宽度、增材体加工余量以及基材-增材体的过渡圆角半径。

优选地，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：根据确定的零件增材体尺寸外形，设计基材上增材体外形结构，并将基材-增材体的过渡区设计成圆角过渡结构；

步骤S22：设计增材体三维数模，并将增材体三维数模导入切片软件切片，编制增材制造程序导入激光同轴送粉增材制造设备，并开展增材制造。

优选地，在步骤S22中，设计增材体三维数模时，采用的三维软件为CATIA。

优选地，在步骤S12中，所述零件为轧制板材或锻件。