本發明涉及增材制造(zao)，具體涉及一種適(shi)用于(yu)帶(dai)微(wei)小內孔金屬零件(jian)的3d打印工藝。

背景技術：

1、增材(cai)制(zhi)(zhi)造(zao)(additive?manufacturing,am)是一種基于分層(ceng)制(zhi)(zhi)造(zao)的快(kuai)速成形技術，其(qi)突破(po)了傳統(tong)減材(cai)制(zhi)(zhi)造(zao)方法(fa)固有的局限性，無需(xu)模具，能夠直接利用計(ji)算機輔助設計(ji)的模型進行復雜幾(ji)何形狀零(ling)件的近凈成形，具有制(zhi)(zhi)造(zao)周期短、小(xiao)批量零(ling)件生產(chan)成本低等特點。

2、對于(yu)存在(zai)大量的(de)(de)微小(xiao)圓(yuan)孔(kong)以(yi)及薄(bo)(bo)壁結(jie)構的(de)(de)零件(jian)(jian)，由(you)于(yu)微小(xiao)圓(yuan)孔(kong)以(yi)及薄(bo)(bo)壁結(jie)構的(de)(de)存在(zai)，使用現有(you)的(de)(de)gh4169?20μm層厚的(de)(de)標準工藝會出現圓(yuan)孔(kong)掛渣以(yi)及薄(bo)(bo)壁無法成(cheng)型(xing)的(de)(de)現象，從而造成(cheng)打(da)(da)(da)印(yin)精度低的(de)(de)。此外，增材制造的(de)(de)打(da)(da)(da)印(yin)精度不(bu)僅與設備(bei)本身(shen)性能有(you)關(guan)，其關(guan)鍵也(ye)與粉末(mo)的(de)(de)粒徑(jing)分布有(you)關(guan)，所(suo)以(yi)在(zai)打(da)(da)(da)印(yin)例如(ru)薄(bo)(bo)壁結(jie)構或(huo)者微小(xiao)孔(kong)徑(jing)時盡量要(yao)選取小(xiao)粒徑(jing)的(de)(de)粉末(mo)進行打(da)(da)(da)印(yin)，而一(yi)般(ban)實際生(sheng)(sheng)產中不(bu)會為了單一(yi)批(pi)次的(de)(de)精細結(jie)構零件(jian)(jian)單獨采購(gou)小(xiao)粒徑(jing)的(de)(de)粉末(mo)，同時還需要(yao)將光斑直徑(jing)調(diao)整到極小(xiao)的(de)(de)范圍，費時費力，這都會增加(jia)零件(jian)(jian)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產成(cheng)本。

技術實現思路

1、鑒于(yu)以上所述現有技(ji)術的缺點，本發明要解決的技(ji)術問題在于(yu)提供一(yi)種(zhong)適(shi)用于(yu)帶微(wei)小內(nei)孔金屬零件的3d打(da)印(yin)工藝，能(neng)夠改(gai)善(shan)內(nei)孔及其周邊薄(bo)壁結構(gou)打(da)印(yin)質量，確保打(da)印(yin)成型。

2、為(wei)實現上(shang)述(shu)目的(de)(de)(de)，本發(fa)明(ming)提供一種適(shi)用(yong)于帶微小內孔(kong)金屬(shu)(shu)零(ling)件(jian)的(de)(de)(de)3d打(da)(da)印(yin)(yin)工藝(yi)(yi)，所(suo)(suo)述(shu)金屬(shu)(shu)零(ling)件(jian)中具(ju)有若干內孔(kong)，所(suo)(suo)述(shu)3d打(da)(da)印(yin)(yin)工藝(yi)(yi)采(cai)用(yong)逐層打(da)(da)印(yin)(yin)方式，打(da)(da)印(yin)(yin)層的(de)(de)(de)層厚為(wei)10～20μm，打(da)(da)印(yin)(yin)層的(de)(de)(de)打(da)(da)印(yin)(yin)方式包括以下(xia)步驟(zou)：

3、s1、將金屬粉末鋪好；

4、s2、主體打印(yin)(yin)：打印(yin)(yin)出該打印(yin)(yin)層的主體部(bu)(bu)分，主體部(bu)(bu)分在(zai)每(mei)個內(nei)孔所處位置都預留一個內(nei)孔打印(yin)(yin)區域，內(nei)孔打印(yin)(yin)區域的形狀大小由內(nei)孔在(zai)打印(yin)(yin)層中的輪廓向外拓展距離a得到，a取(qu)值為130～170μm；

5、s3、內(nei)孔(kong)(kong)(kong)主(zhu)輪(lun)(lun)廓打(da)印(yin)：在內(nei)孔(kong)(kong)(kong)打(da)印(yin)區域中打(da)印(yin)出環狀的(de)內(nei)孔(kong)(kong)(kong)主(zhu)輪(lun)(lun)廓，內(nei)孔(kong)(kong)(kong)主(zhu)輪(lun)(lun)廓內(nei)部為內(nei)孔(kong)(kong)(kong)，內(nei)孔(kong)(kong)(kong)主(zhu)輪(lun)(lun)廓的(de)寬(kuan)度t為30～35μm，內(nei)孔(kong)(kong)(kong)主(zhu)輪(lun)(lun)廓外邊(bian)緣(yuan)與內(nei)孔(kong)(kong)(kong)打(da)印(yin)區域邊(bian)緣(yuan)具有間(jian)距(ju)；

6、s4、主(zhu)體(ti)(ti)補充(chong)(chong)打印(yin)：在(zai)內(nei)(nei)孔打印(yin)區域(yu)邊緣處進行打印(yin)，形成主(zhu)體(ti)(ti)補充(chong)(chong)打印(yin)區域(yu)，主(zhu)體(ti)(ti)補充(chong)(chong)打印(yin)區域(yu)與主(zhu)體(ti)(ti)部分具有重疊的重熔(rong)區域(yu)，并且主(zhu)體(ti)(ti)補充(chong)(chong)打印(yin)區域(yu)內(nei)(nei)側邊緣與內(nei)(nei)孔主(zhu)輪廓外邊緣之間(jian)具有間(jian)距；

7、s5、內(nei)(nei)(nei)(nei)(nei)孔(kong)(kong)次(ci)輪廓(kuo)打(da)印(yin)：在內(nei)(nei)(nei)(nei)(nei)孔(kong)(kong)主輪廓(kuo)的(de)外(wai)(wai)圍，從內(nei)(nei)(nei)(nei)(nei)向(xiang)外(wai)(wai)依次(ci)進行n圈打(da)印(yin)，n取值為2～4，得到(dao)n圈內(nei)(nei)(nei)(nei)(nei)孔(kong)(kong)次(ci)輪廓(kuo)，最(zui)內(nei)(nei)(nei)(nei)(nei)側(ce)(ce)內(nei)(nei)(nei)(nei)(nei)孔(kong)(kong)次(ci)輪廓(kuo)與內(nei)(nei)(nei)(nei)(nei)孔(kong)(kong)主輪廓(kuo)具(ju)(ju)有(you)重(zhong)疊的(de)重(zhong)熔(rong)區域(yu)，最(zui)外(wai)(wai)側(ce)(ce)內(nei)(nei)(nei)(nei)(nei)孔(kong)(kong)次(ci)輪廓(kuo)與主體(ti)補充打(da)印(yin)區域(yu)具(ju)(ju)有(you)重(zhong)疊的(de)重(zhong)熔(rong)區域(yu)，相鄰(lin)內(nei)(nei)(nei)(nei)(nei)孔(kong)(kong)次(ci)輪廓(kuo)之間(jian)也具(ju)(ju)有(you)重(zhong)疊的(de)重(zhong)熔(rong)區域(yu)。

8、進一步地，所(suo)述金屬零件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)材質為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)gh4169，所(suo)述步驟(zou)s1中(zhong)，gh4169金屬粉(fen)末的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成分(fen)(fen)包括：重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)占(zhan)(zhan)比(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)0.05的(de)(de)(de)(de)(de)(de)c，重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)占(zhan)(zhan)比(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)0.043的(de)(de)(de)(de)(de)(de)si，重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)占(zhan)(zhan)比(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)0.03的(de)(de)(de)(de)(de)(de)mn，重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)占(zhan)(zhan)比(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)0.002的(de)(de)(de)(de)(de)(de)s，重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)占(zhan)(zhan)比(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)0.034的(de)(de)(de)(de)(de)(de)p，重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)占(zhan)(zhan)比(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)19.01的(de)(de)(de)(de)(de)(de)cr，重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)占(zhan)(zhan)比(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)52.30的(de)(de)(de)(de)(de)(de)ni，重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)占(zhan)(zhan)比(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)0.57的(de)(de)(de)(de)(de)(de)al，重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)占(zhan)(zhan)比(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)5.07的(de)(de)(de)(de)(de)(de)nb，重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)占(zhan)(zhan)比(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)1.00的(de)(de)(de)(de)(de)(de)ti，重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)占(zhan)(zhan)比(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)0.02的(de)(de)(de)(de)(de)(de)cu，重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)占(zhan)(zhan)比(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)0.003的(de)(de)(de)(de)(de)(de)b，重(zhong)(zhong)(zhong)量(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)占(zhan)(zhan)比(bi)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)3.06的(de)(de)(de)(de)(de)(de)mo，fe；粉(fen)末粒徑為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)15～53μm。

9、進一(yi)步(bu)地，所述步(bu)驟s2中，打印參數(shu)包括：激光功(gong)率(lv)為55～65w，掃描(miao)速度為900～1100mm/s，掃描(miao)間(jian)距為0.065～0.075mm，掃描(miao)策(ce)略為條帶掃描(miao)，且(qie)條帶寬(kuan)度8mm，逐層旋(xuan)轉角度67°。

10、進一步地，所述步驟(zou)s3中，打(da)印參數包括(kuo)：激光功率為(wei)25～35w，掃描(miao)速度為(wei)500～700mm/s，掃描(miao)間距為(wei)0.065～0.075mm，掃描(miao)策(ce)略為(wei)條帶掃描(miao)，條帶寬(kuan)度為(wei)8mm，逐層旋轉(zhuan)角度67°。

11、進(jin)一步地，所述步驟s4中(zhong)，打(da)印參(can)數包括(kuo)：激光功率為(wei)55～65w，掃描速度為(wei)1400～1600mm/s，掃描間距(ju)為(wei)0.065～0.075mm，掃描策略(lve)為(wei)條帶掃描，且條帶寬度為(wei)8mm，逐層(ceng)旋(xuan)轉角度67°。

12、進(jin)一步地，所述步驟s5中，內孔次輪(lun)廓的打印參數包括(kuo)：激光(guang)功率(lv)為15～25w，掃描(miao)速度(du)為750～850mm/s，掃描(miao)間距為0.065～0.075mm，掃描(miao)策略為條帶(dai)掃描(miao)，且條帶(dai)寬度(du)為8mm，逐層旋轉角度(du)67°。

13、進(jin)一步(bu)地，所述步(bu)驟s5中，在打印內(nei)孔次輪廓(kuo)(5)之前，對內(nei)孔主輪廓(kuo)(3)進(jin)行重熔(rong)打印

14、進(jin)一步地，所述步驟s5中，在打印(yin)內(nei)孔次(ci)輪廓之前，對內(nei)孔主輪廓進(jin)行(xing)重(zhong)熔打印(yin)。

15、進一步地，所述步驟s5中(zhong)，對內(nei)孔主輪廓進行重熔打(da)印(yin)的打(da)印(yin)參數包(bao)括：激光(guang)功率為15～25w，掃(sao)描速度為750～850mm/s。

16、進一(yi)步地，所述步驟s5中，相鄰(lin)內孔次輪廓之間重(zhong)疊的重(zhong)熔(rong)區域的寬(kuan)度為(wei)0.01mm。

17、如上所述(shu)，本發明涉(she)及的3d打(da)印(yin)工藝(yi)，具(ju)有以下有益效果(guo)：

18、1、采用多次分步堆(dui)疊打印的(de)方式，對內孔及其周(zhou)邊的(de)薄壁結構(gou)分別進(jin)行(xing)打印，能夠減少每次打印時的(de)功率(lv)，在保(bao)證改善內孔掛渣情(qing)況的(de)前提下確保(bao)零(ling)件實體(ti)成(cheng)型成(cheng)功，能夠提高內孔及其周(zhou)邊的(de)薄壁結構(gou)的(de)打印質(zhi)量。

19、2、通(tong)過在常規(gui)粒(li)徑的(de)金屬粉(fen)末(mo)(mo)(mo)中篩選中微小(xiao)粒(li)徑的(de)粉(fen)末(mo)(mo)(mo)，并配合(he)對應的(de)打(da)印參數，，能夠保(bao)證打(da)精細結構處的(de)打(da)印效果，不需要將光(guang)斑直徑調整(zheng)到(dao)極小(xiao)的(de)范(fan)圍，可節省設備(bei)調整(zheng)以及專用粉(fen)末(mo)(mo)(mo)購買的(de)成本。

技術特征：

1.一(yi)種適(shi)用于帶(dai)微小內(nei)孔(kong)金屬零件的3d打印(yin)工(gong)藝，所述金屬零件中具(ju)有(you)若干內(nei)孔(kong)，所述3d打印(yin)工(gong)藝采用逐層(ceng)(ceng)打印(yin)方(fang)(fang)式(shi)，其特(te)征在于：打印(yin)層(ceng)(ceng)的層(ceng)(ceng)厚為10～20μm，打印(yin)層(ceng)(ceng)的打印(yin)方(fang)(fang)式(shi)包括以下步驟：

2.根據權利要求1所(suo)述(shu)的(de)(de)(de)3d打印工(gong)藝(yi)，其特征在于(yu)：所(suo)述(shu)金(jin)屬零件的(de)(de)(de)材(cai)質為(wei)(wei)gh4169，所(suo)述(shu)步驟s1中，gh4169金(jin)屬粉末的(de)(de)(de)成分(fen)(fen)(fen)包(bao)括：重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)(fen)占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)(bi)為(wei)(wei)0.05的(de)(de)(de)c，重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)(fen)占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)(bi)為(wei)(wei)0.043的(de)(de)(de)si，重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)(fen)占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)(bi)為(wei)(wei)0.03的(de)(de)(de)mn，重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)(fen)占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)(bi)為(wei)(wei)0.002的(de)(de)(de)s，重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)(fen)占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)(bi)為(wei)(wei)0.034的(de)(de)(de)p，重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)(fen)占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)(bi)為(wei)(wei)19.01的(de)(de)(de)cr，重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)(fen)占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)(bi)為(wei)(wei)52.30的(de)(de)(de)ni，重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)(fen)占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)(bi)為(wei)(wei)0.57的(de)(de)(de)al，重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)(fen)占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)(bi)為(wei)(wei)5.07的(de)(de)(de)nb，重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)(fen)占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)(bi)為(wei)(wei)1.00的(de)(de)(de)ti，重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)(fen)占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)(bi)為(wei)(wei)0.02的(de)(de)(de)cu，重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)(fen)占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)(bi)為(wei)(wei)0.003的(de)(de)(de)b，重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)(bai)分(fen)(fen)(fen)占(zhan)(zhan)(zhan)比(bi)(bi)為(wei)(wei)3.06的(de)(de)(de)mo，fe；粉末粒徑為(wei)(wei)15～35μm。

3.根據權(quan)利要求(qiu)2所(suo)述的(de)3d打印工藝，其特(te)征(zheng)在于(yu)：所(suo)述步驟s2中(zhong)，打印參數包(bao)括：激光(guang)功率為(wei)55～65w，掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)速度(du)為(wei)900～1100mm/s，掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)間距為(wei)0.065～0.075mm，掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)策(ce)略為(wei)條帶(dai)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)(miao)，且條帶(dai)寬度(du)8mm，逐層旋轉角度(du)67°。

4.根據權利要求1所述的(de)3d打印工藝，其特(te)征在于(yu)：所述步(bu)驟s3中(zhong)，打印參(can)數包括：激光(guang)功率為(wei)25～35w，掃描(miao)速(su)度(du)為(wei)500～700mm/s，掃描(miao)間距為(wei)0.065～0.075mm，掃描(miao)策略為(wei)條(tiao)帶(dai)掃描(miao)，條(tiao)帶(dai)寬度(du)為(wei)8mm，逐(zhu)層旋(xuan)轉角度(du)67°。

5.根據權利(li)要求(qiu)1所述的(de)3d打印工藝，其(qi)特征在于：所述步驟s4中，打印參數包(bao)括：激光功(gong)率(lv)為(wei)(wei)55～65w，掃(sao)描(miao)速(su)度為(wei)(wei)1400～1600mm/s，掃(sao)描(miao)間距為(wei)(wei)0.065～0.075mm，掃(sao)描(miao)策略(lve)為(wei)(wei)條(tiao)帶(dai)掃(sao)描(miao)，且(qie)條(tiao)帶(dai)寬度為(wei)(wei)8mm，逐層旋轉角度67°。

6.根(gen)據權利要求1所述(shu)的3d打(da)(da)印工藝，其特征在于：所述(shu)步驟s5中，內孔次(ci)輪廓(5)的打(da)(da)印參(can)數包括：激光功率為(wei)15～25w，掃(sao)(sao)(sao)描(miao)速度為(wei)750～850mm/s，掃(sao)(sao)(sao)描(miao)間距(ju)為(wei)0.065～0.075mm，掃(sao)(sao)(sao)描(miao)策略為(wei)條(tiao)帶掃(sao)(sao)(sao)描(miao)，且條(tiao)帶寬(kuan)度為(wei)8mm，逐層旋(xuan)轉角度67°。

7.根據(ju)權利要(yao)求1或3所(suo)述的3d打印(yin)工藝，其特(te)征在(zai)于(yu)：所(suo)述步(bu)驟s5中，在(zai)打印(yin)內(nei)孔(kong)次(ci)輪廓(kuo)(5)之(zhi)前，對(dui)內(nei)孔(kong)主輪廓(kuo)(3)進行(xing)重熔打印(yin)。

8.根據權利要(yao)求7所述(shu)的(de)3d打(da)印(yin)工藝，其特(te)征在于：所述(shu)步驟s5中(zhong)，對(dui)內孔主輪廓(kuo)(3)進(jin)行重(zhong)熔打(da)印(yin)的(de)打(da)印(yin)參數包括(kuo)：激光功率(lv)為15～25w，掃描速度為750～850mm/s。

9.根據權利(li)要求(qiu)1所述的3d打印工藝，其特征在于(yu)：所述步驟s5中，相鄰(lin)內孔(kong)次輪廓(kuo)(5)之間重疊的重熔區(qu)域的寬度(du)為0.01mm。

技術總結
本發明涉及一種適用于帶微小內孔金屬零件的3D打印工藝，采用逐層打印方式，打印層的層厚為10～20μm，打印層的打印方式包括以下步驟：將金屬粉末鋪好；主體打印：打印出該打印層的主體部分，主體部分在每個內孔所處位置都預留一個內孔打印區域；內孔主輪廓打印：在內孔打印區域中打印出環狀的內孔主輪廓，內孔主輪廓內部為內孔；主體補充打印：在內孔打印區域邊緣處進行打印，形成主體補充打印區域，主體補充打印區域與主體部分具有重疊的重熔區域；內孔次輪廓打印：在內孔主輪廓的外圍，從內向外依次進行2～4圈打印，得到2～4圈內孔次輪廓，內孔次輪廓與內孔主輪廓之間和主體補充打印區域之間具有重熔區域，相鄰內孔次輪廓之間具有重熔區域。

技術研發人員：劉建業,王毅
受保護的技術使用者：上海漢邦聯航激光科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19