[发明专利]电子束选区熔化与电子束切割复合的增材制造方法

摘要

本发明公开了一种电子束选区熔化与电子束切割复合的增材制造方法，其特点是同一套电子束发射聚集扫描装置可以发射加热、选区熔化和电子束切割三种模式的电子束。发射加热模式的电子束对粉末床进行扫描预热；发射选区熔化模式的电子束对截面轮廓内的粉末进行扫描熔化，形成所需的零件截面层；发射电子束切割模式的电子束对零件截面的内外轮廓进行一次或多次切割扫描，去除或切除轮廓上的粗糙边缘和熔接粉末，以获得精确平顺的零件截面内外轮廓。重复上述加热、熔化沉积和轮廓切割过程，最终得到所需的三维实体零件。本发明的电子束选区熔化与电子束切割复合的增材制造方法可以提高电子束选区熔化制品内外表面的光洁度和微小内孔的成形能力。

主权项

1.一种电子束选区熔化与电子束切割复合的增材制造方法，其特征在于，所述增材制造方法所采用的增材制造装备包括：真空成形室；工作台装置，所述工作台装置的成形区域至少设在所述真空成形室内；粉末供给装置，所述粉末供给装置用于将粉末铺展到所述成形区域；至少一个所述电子束发射聚集扫描装置，所述电子束发射聚集扫描装置的扫描范围至少覆盖所述成形区域的一部分；控制器，所述控制器控制每个所述电子束发射聚集扫描装置工作，以发射加热、选区熔化和电子束切割三种模式的电子束，其中，所述粉末供给装置将粉末铺展到成形区域上形成一定厚度的粉末床；电子束发射聚焦扫描装置发射处于加热模式的电子束对所述粉末床进行扫描预热，以加热粉末使之产生微烧结；电子束发射聚焦扫描装置发射处于选区熔化模式的电子束对截面轮廓内的粉末进行扫描熔化，以熔化沉积所述粉末，形成所需的零件截面层；电子束发射聚焦扫描装置发射处于电子束切割模式的电子束对所述零件截面的内外轮廓进行一次或多次切割扫描，去除或切除轮廓上的粗糙边缘和熔接粉末，以获得精确平顺的零件截面内外轮廓；在所述切割轮廓的零件截面层上铺展粉末，然后依次进行加热、熔化沉积和轮廓切割，重复上述铺展、加热、熔化沉积和轮廓切割分层制造过程，直至得到所需的三维实体零件，其中，在所述加热模式下，所述电子束发射聚焦扫描装置发射的电子束聚焦在成形平面的上方或下方，扫描速度为0.01米/秒至50米/秒，且两次相邻的扫描路径之间不重叠，扫描间距大于10微米；在所述选区熔化模式下，所述电子束发射聚焦扫描装置发射的电子束聚焦在成形平面上，扫描速度为0.01米/秒至10米/秒，且两次相邻的扫描路径之间不重叠，扫描间距大于10微米；在所述电子束切割模式下，所述电子束发射聚焦扫描装置发射的脉冲电子束聚焦在零件截面平面上，脉冲频率1Hz至100kHz，扫描速度0.1米/秒至5米/秒，且两次相邻的扫描路径需重叠或扫描间距小于8微米，或者，在所述电子束切割模式下，所述电子束发射聚焦扫描装置发射的连续电子束聚焦在零件截面平面上，扫描速度为1米/秒至50米/秒，且两次相邻的扫描路径完全重叠或扫描间距小于8微米。