[发明专利]一种高强铝合金构件激光选区熔化过程中裂纹控制方法

说明书

本发明一种高强铝合金构件激光选区熔化过程中裂纹控制方法，S1、在激光选区熔化成形前，对原材料进行烘干；S2、将数模转化格式导入软件，切片厚度按最小层厚0.01mm分层，保持原始三维坐标不变，连续导入2‑3次切片文件；S3、采用时间优化填充方式，连续扫描完成局部区域后烧结下一局部区域，采用棋盘格激光烧结的扫描策略，采取优先烧结靠近吸风口部位的方式，每烧结一层结束，再次铺粉后整个激光烧结面旋转角度67°；S4、每一层打印图样采用2‑3种不同工艺参数烧结成型，逐层分别烧结2‑3次；S5、对打印成型后的构件进行热处理。本发明通过该优化的成形工艺设置，可制备高品质无裂纹高强铝合金构件。

技术领域

本发明涉及激光选区熔化领域，特别是涉及高强铝合金构件激光选区熔化过程中裂纹控制方法。

背景技术

随着航空航天军工装备的飞速发展，对新材料、新工艺的开发提出更高要求。作为金属3D打印的重要材料之一，铝合金由于密度轻、弹性好、比刚度和比强度高等一系列优良特性，一直被认为是“朝阳材料”。它在军工、航空航天、汽车制造等领域已被广泛应用且具有很好的发展前景，与3D打印的结合更是使其迸发出新的活力。激光选区熔化技术是3D打印领域中应用前景最广泛的一种加工工艺。该技术不需要使用其他辅助设备，仅通过激光选区熔化设备即可直接成形。解决了传统制备工艺，良品率低且生产周期长，工序繁琐等问题。

相比钛合金、铁基、镍基合金，铝合金的3D打印研究和应用在近十年来获得较快的发展。目前，3D打印用铝合金的拉伸强度已超过540MPa，屈服强度达520MPa以上。随着抗拉强度不断提高，内应力不断加大，在激光选区熔化成形过程中，材料内部易生成裂纹。在高强铝合金构件生产时，若内部存在裂纹则导致疲劳性能严重降低，使用该类零部件存在安全隐患。因此，解决高强铝合金3D打印过程中出现的裂纹问题是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强铝合金构件激光选区熔化过程中裂纹控制方法，从工艺优化角度出发，制备高品质无裂纹高强铝合金构件。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种高强铝合金构件激光选区熔化过程中裂纹控制方法，包括以下步骤：

S1、材料准备：在激光选区熔化成形前，对原材料进行烘干，降低粉末内部水分含量；

S2、模型处理：在UG NX软件中将数模转化成STL格式，然后导入到Magics软件中，做后续文件修复、摆放、加支撑、切片数据处理，切片厚度按最小层厚0.01mm分层，导入参数编辑软件时，保持原始三维坐标不变，连续导入2-3次切片文件；

S3、激光扫描策略设置：采用时间优化填充方式，连续扫描完成局部区域后烧结下一局部区域，采用棋盘格激光烧结的扫描策略，采取优先烧结靠近吸风口部位的方式，每烧结一层结束，再次铺粉后整个激光烧结面旋转角度67°；

S4、工艺参数设置：每一层打印图样采用2-3种不同工艺参数烧结成型，逐层分别烧结2-3次；

S5、热处理：对打印成型后的构件进行热处理。

进一步的，所述S1中粉末在真空环境中，升温至60-80℃，保温6-12小时。

进一步的，所述S4每一层设置3种不同工艺参数，当烧结某一层打印图样时，

a)首先采用A类工艺参数，激光功率100-400W，扫描速度为1500-7000mm/s；

b)对该层进行B类工艺参数烧结，激光功率350-500W，扫描速度为1200-1700mm/s；

c)进行C类工艺参数烧结，激光功率100-300W，扫描速度为2000-4000mm/s。

进一步的，所述S5热处理温度300-360℃，保温3-9小时，空气冷却。