[发明专利]基于脉冲整形的激光直接制造成形316L薄壁件的加工方法

说明书

本发明属于金属粉末的激光直接制造成形技术，公开基于脉冲整形的激光直接制造成形316L薄壁件的加工方法，包括：根据预期316L薄壁件的长、宽度，确定进行激光直接制造成形处理的加工工艺参数范围；激光直接制造成形处理时，激光脉冲波形为斜坡上升和/或斜坡下降；以确定的加工工艺参数进行工艺实验，确定达到稳定状态时的沉积层数n和沉积高度h；根据预期316L薄壁件的高度H，确定总沉积层数N；其中，以上述步骤确定的各个工艺参数进行激光直接制造成形处理。本发明成形的薄壁件具有成形薄壁件质量高，成形精度高，拉伸强度高，支撑强度高，成本低，自动化程度高等优势。

技术领域

本发明涉及设计金属粉末激光直接制造成形技术，具体涉及基于脉冲整形的激光直接制造成形316L薄壁件的加工方法。

背景技术

316L奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性能，尤其是具有优异的耐点蚀性能、优秀的加工硬化性、优秀的高温强度以及优秀的抗氧化性，因此被广泛应用于海水里用设备、理疗植入物、石油钻井平台和核电站等领域。

316L奥氏体不锈钢传统的加工方法为铸造、锻造及机械加工。其中，铸造法具有适用性广、成本低的优点，可以制造任意形状及尺寸的零部件，但是成型件的质量较差，零件内部存在缺陷，难以满足复杂薄壁件的精度要求；锻造法是通过挤压材料，使材料发生塑性变形来得到薄壁件的方法，其成形精度较高，生产效率高并且成形零件的力学性能优良，但是存在很难锻造复杂薄壁件的问题；机械加工可以快速、精确的将薄壁件加工出来，但是在加工过程中会由于受热、振动及受力等导致薄壁零件变形，无法满足达到薄壁件的精度要求。

为了解决上述技术问题，现有技术提出了一种新兴、先进的表面改性技术，即激光直接制造技术，激光直接制造技术具有激光能量密度高、加工不受零件结构限制与冷却速度快的特点，可以有效解决热加工过程中的热变形和热疲劳带来的不利影响，还可以直接成形结构致密、冶金结合的复杂金属零件，目前已被广泛应用于工业制造领域。

然而，在激光直接制造成形316L薄壁件的过程中，薄壁零件经常出现薄壁结构塌陷、变形和拉伸强度低等问题，是影响其普及应用的最大障碍。而发明人发现，导致这些问题的最根本原因在于激光直接制造成形316L薄壁件的成形机理不够明晰，缺少实用的316L激光直接制造成形工艺研究，因此，研究一种采用激光直接制造成形方法制造出316L薄壁件的加工工艺，解决激光直接制造成形316L薄壁件的技术难题具有非常重要的意义。

为此，本发明提供基于脉冲整形的激光直接制造成形316L薄壁件的加工方法。

发明内容

针对上述316L薄壁件激光直接制造成形过程中，薄壁零件经常出现薄壁结构塌陷、变形和拉伸强度低等问题，本发明目的是提供一种成形质量好、拉伸强度高、材料利用率高、缩短制造周期及降低加工成本的基于脉冲整形的激光直接制造成形316L薄壁件的加工方法。

本发明的基于脉冲整形的激光直接制造成形316L薄壁件的加工方法是通过以下技术方案实现的：

一种基于脉冲整形的激光直接制造成形316L薄壁件的加工方法，包括以下步骤：

步骤1，根据预期316L薄壁件的长度和宽度，确定进行激光直接制造成形处理的加工工艺参数范围；

所述加工工艺参数包括激光功率、扫描速度、送粉速率、光斑直径和Z轴提升量；

其中，所述激光直接制造成形处理时，激光脉冲波形为斜坡上升和斜坡下降中的一种或两种的混合波形；

步骤2，以步骤1确定的加工工艺参数进行工艺实验，确定达到稳定状态时的沉积层数n和沉积高度h；

步骤3，根据预期316L薄壁件的高度H，确定总沉积层数N；

其中，

步骤4，以步骤1至步骤3确定的各个工艺参数进行激光直接制造成形处理。