CN103753148A - 基于激光焊接的超声喷丸的3d打印技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于激光焊接的超声喷丸的3D打印技术,在电脑中构建制件三维模型,然后根据板料的厚度对三维模型进行切片,得到制件各个高度处的剖面形状,采用铣削加工的方式从板料上截取所需的剖面。在叠加成型过程中,高能激光束按一定的运动轨迹扫描零件的剖面,使该剖面上的材料与前一剖面的材料焊接在一起,并在焊接完成以后随即对焊接部位进行高能超声喷丸,对材料的组织及性能进行改善。本发明的基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术用金属薄板进行层叠焊接,并在焊接完成以后随即对焊接部位进行超声喷丸,使其发生局部塑性变形,以改善材料微观组织,提高制品的力学性能,使制造出来的零件能满足一些重要承力部位的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于激光焊接的超声喷丸的3D打印技术。
背景技术
3D打印技术是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术,世界上第一台3D打印机诞生于1986年。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本。对于金属制品,目前常采用激光选取烧结技术进行3D打印,如德国EOS(Electro Optical System)公司的M280叠加工艺制造机;而瑞士的Arcam公司电子流熔化粉末微粒技术进行3D打印。传统粉末激光烧结或者电子束熔凝的3D打印方法,打印出来的金属制品微观组织形态为铸造态,组织力学性能较差,不能满足一些重要部位的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:为解决上述存在的问题,提供一种基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术,解决普通3D打印机打印出来的金属制品微观组织形态为铸造态,组织力学性能较差的问题
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术,首先在电脑中构建制件三维模型,然后根据板料的厚度对三维模型进行切片,得到制件各个高度处的剖面形状,采用铣削加工的方式从板料上截取所需的剖面,将合适宽度的板料放置在可升降的工作台上固定,用激光束沿一定的轨迹对零件的剖面进行扫描,使板料上的剖面区域与前面已经加工好的剖面完全焊接在一起,在激光束扫描运动的同时,激光焊点后方不远处超声喷丸的工具头跟随焊点运动,使其发生一定塑性变形,对已经焊接好的表面进行敲击,待超声喷丸完成后,利用球头铣刀对零件该剖面位置处的内形和外形进行加工,将零件与板料分离,同时将零件加工到所需尺寸,以上步骤完成后将零件已打印好的部分下降一个剖面高度,并将板料抬高一定高度,板料向前运动一定距离后落下进入下一剖面的打印。
进一步地,零件在切削过程中用高压保护气体将其表面的切屑吹走。
本发明的有益效果是,本发明的基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术用金属薄板进行层叠焊接,并在焊接完成以后随即对焊接部位进行超声喷丸,使其发生局部塑性变形,以改善材料微观组织,提高制品的力学性能,使制造出来的零件能满足一些重要承力部位的使用要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术,首先在电脑中构建制件三维模型,然后根据板料的厚度对三维模型进行切片,得到制件各个高度处的剖面形状,采用铣削加工的方式从板料上截取所需的剖面,将合适宽度的板料放置在可升降的工作台上固定,用激光束沿一定的轨迹对零件的剖面进行扫描,使板料上的剖面区域与前面已经加工好的剖面完全焊接在一起,在激光束扫描运动的同时,激光焊点后方不远处超声喷丸的工具头跟随焊点运动,使其发生一定塑性变形(由于此时焊接表面还未完全冷却,所以容易发生塑性变形),对已经焊接好的表面进行敲击,待超声喷丸完成后,利用球头铣刀对零件该剖面位置处的内形和外形进行加工,将零件与板料分离(下刀深度与切削量根据实际情况调整),同时将零件加工到所需尺寸,以上步骤完成后将零件已打印好的部分下降一个剖面高度,并将板料抬高一定高度,板料向前运动一定距离后落下进入下一剖面的打印,进一步地,零件在切削过程中用高压保护气体将其表面的切屑吹走,本发明的有益效果是,本发明的基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术用金属薄板进行层叠焊接,并在焊接完成以后随即对焊接部位进行超声喷丸,使其发生局部塑性变形,以改善材料微观组织,提高制品的力学性能,使制造出来的零件能满足一些重要承力部位的使用要求。
本发明采用金属薄板作为原料,采用分层加工、叠加成型的方式来实现制件的3D实体打印。分层加工指,首先在电脑中构建制件三维模型,然后根据板料的厚度对三维模型进行切片,得到制件各个高度处的剖面形状,采用铣削加工的方式从板料上截取所需的剖面。在叠加成型过程中,高能激光束按一定的运动轨迹扫描零件的剖面,使该剖面上的材料与前一剖面的材料焊接在一起,并在焊接完成以后随即对焊接部位进行高能超声喷丸,对材料的组织及性能进行改善。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (2)
1.一种基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术,首先在电脑中构建制件三维模型,然后根据板料的厚度对三维模型进行切片,得到制件各个高度处的剖面形状,采用铣削加工的方式从板料上截取所需的剖面,将合适宽度的板料放置在可升降的工作台上固定,用激光束沿一定的轨迹对零件的剖面进行扫描,使板料上的剖面区域与前面已经加工好的剖面完全焊接在一起,在激光束扫描运动的同时,激光焊点后方不远处超声喷丸的工具头跟随焊点运动,使其发生一定塑性变形,对已经焊接好的表面进行敲击,待超声喷丸完成后,利用球头铣刀对零件该剖面位置处的内形和外形进行加工,将零件与板料分离,同时将零件加工到所需尺寸,以上步骤完成后将零件已打印好的部分下降一个剖面高度,并将板料抬高一定高度,板料向前运动一定距离后落下进入下一剖面的打印。
2.根据权利要求1所述的基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术,其特征是:所述的零件在切削过程中用高压保护气体将其表面的切屑吹走。
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