[发明专利]一种SLM无支撑成形高温合金截面突变结构的成形方法

说明书

本发明提供一种SLM无支撑成形高温合金截面突变结构的成形方法，涉及金属增材制造技术领域，包括以下步骤：(1)确定3D打印结构的摆放角度；(2)依次设置下表面区域、过渡区域和零件本体区域的切片参数；(3)利用上述的切片参数对结构进行切片剖分，分别形成下表面区域、过渡区域和零件本体区域的打印程序；(4)将上述相应的打印程序导入金属3D打印机；(5)启动金属3D打印机，铺粉进行打印，即可得到SLM无支撑成形高温合金截面突变结构。本发明突破了现3D打印悬垂结构打印的工艺限制，大大的减轻支撑重量，打印原材料的消耗也大幅降低；也可以有效减少复杂结构的翘曲情况，提高成形稳定性，使3D打印制造更具技术优势。

技术领域

本发明涉及金属增材制造技术领域，具体涉及一种SLM无支撑成形高温合金截面突变结构的成形方法。

背景技术

航空航天发动机核心部件均在高温高压条件下工作，服役工况恶劣，所以对零部件的可靠性、一致性要求高。而传统制造带有复杂内流道或空腔设计的零件部一般通过焊接来实现，焊接区域的性能目前只能达到母材的70～80％，且制造难度大、周期长，而3D打印无疑是最适合复杂结构成形的制造方法。

SLM(selective lasermelting选择性激光熔化)，是金属材料增材制造中的一种主要技术途径。该技术选用激光作为能量源，按照三维CAD切片模型中规划好的路径在金属高温合金粉末床层进行逐层扫描，扫描过的金属高温合金粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果，最终获得模型所设计的金属零件。SLM成形方式可概括为逐层扫描，往复焊接的过程。且由于其熔化和凝固过程非常迅速，导致温度梯度大、应力集中、翘曲变形及开裂等均不利于3D打印制造。

但是目前现有的3D打印技术无法实现平面悬垂无支撑结构的直接成形或精细化制造，只能更改结构设计，降低研发指标来迎合现有3D打印技术。本研究开发了一种用SLM无支撑成形高温合金截面突变结构打印参数和工艺方法，很好的解决现3D打印技术短板，快速实现了该结构的一体化制造。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种SLM无支撑成形高温合金截面突变结构的成形方法，以此来克服背景技术中提及的问题。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种SLM无支撑成形高温合金截面突变结构的成形方法，具体包括以下步骤：

(1)确定3D打印结构的摆放角度；

(2)依次设置下表面区域、过渡区域和零件本体区域的切片参数；

(3)利用上述的切片参数对结构进行切片剖分，分别形成下表面区域、过渡区域和零件本体区域的打印程序；

(4)将上述相应的打印程序导入金属3D打印机；

(5)启动金属3D打印机，铺粉进行打印，即可得到SLM无支撑成形高温合金截面突变结构。

优选的，所述3D打印机装填高温合金粉末、安装刮刀。

优选的，所述高温合金粉末的粒径为10～55μm；所述刮刀为刚性刮刀或柔性刮刀。

优选的，所述刚性刮刀的材质为高速钢；所述柔性刮刀材质为耐磨塑性材料。

优选的，步骤(2)中，所述下表面区域切片参数中内填充激光功率为70W、扫描速度1200mm/s、激光扫描道间距0.04mm、扫描路径为none、激光扫描方式为zigzag、下表面扫描层数为5层，不重熔、激光光斑直径0.75～0.85mm。

优选的，步骤(2)中，所述过渡区域切片参数中内填充激光功率为170W、扫描速度1400mm/s、激光扫描道间距0.11mm、扫描路径为stripes、条带搭接参数为0.08mm、激光扫描方式为zigzag、过渡区域扫描层数为20层，不重熔、激光光斑直径0.75～0.85mm。