CN106270514A - 一种Ti6Al4V粉末3D打印增材制造工艺 - Google Patents

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李尧
宋宗强
熊太菊
欧阳阿宁
王忠建
王广运
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Abstract

本发明涉及一种Ti6Al4V粉末3D打印增材制造工艺，属于3D打印增材制造领域。它工艺步骤包括：工艺设计、加工前准备、零件打印、取出零件、零件后处理、检验；本发明有效的解决了Ti6Al4V粉末激光选区烧结的工艺方法问题，为Ti6Al4V粉末激光选区烧结3D打印成型提供了完整的工艺解决方案，打印出的零件表面质量好，尺寸精度高，进一步提高了Ti6Al4V粉末激光选区烧结3D打印技术在航空制造领域的应用。

Description

一种Ti6Al4V粉末3D打印增材制造工艺
技术领域
本发明涉及一种Ti6Al4V粉末3D打印增材制造工艺，属于3D打印增材制造领域。
背景技术
增材制造（Additive Manufacturing，AM）技术是一种由CAD模型直接驱动，将材料逐层或逐点堆积出实体零件的技术总称，它是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”；它也是近年来得到广泛关注的一项新兴的先进制造技术，被认为是制造技术领域的又一次重大突破。增材制造技术能够制造出传统工艺无法加工或难以加工的几乎任意复杂结构的功能零部件，可有效节省材料、减少加工工序和制造时间。在航空类相关产品的研制、生产和使用维护方面，具有巨大的实用价值和广阔的应用前景。增材制造的理念区别于传统的“去除型”制造，与传统材料去除——切削加工技术相比，是一种“自下而上、分层制造、逐层叠加”的加法制造思想，俗称“3D打印”技术。
与传统制造相比，3D打印具有如下优势：第一，3D打印技术可以制造传统方法难以加工的复杂零件，并且零件越复杂，3D打印技术的优势越明显；第二，3D打印可以制造难加工材料零件，特别是对于目前航空领域常用的不锈钢、钛合金、超硬铝等材料的加工来说更具优势； 第三，3D打印特别适合应用于新航空产品的研制阶段，3D打印可以大大缩短产品的工艺准备周期及制造流转时间，使得单件试制、小批量生产的周期和成本降低； 第四，可以实现首件的净成型，即“所见即所得”的加工，这样可以减少后续辅助加工量，避免了委外加工的数据泄露和时间跨度，更有利于航空产品的保密要求。 第五，3D打印可以提高生产自动化水平，劳动力使用减少，人为干预因素减少，可以实现视频实时监控。
但是，与传统制造相比，目前Ti6Al4V粉末3D打印技术尚未制定统一的技术标准及工艺方法，本发明针对金属粉末铺粉成型工艺提出了一种Ti6Al4V粉末3D打印增材制造工艺方法。
发明内容
本发明是针对目前Ti6Al4V粉末3D打印增材制造没有统一的工艺方法提出的一种Ti6Al4V粉末激光选区烧结成型零件的工艺方法，从而可以进一步有效的提高Ti6Al4V粉末3D打印技术在航空航天制造领域的应用范围。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：
一种Ti6Al4V粉末3D打印增材制造工艺，其工艺流程如下：
1)、工艺设计：首先将三维数模导入，然后对三维数模进行按每层0.03mm进行分层，并搭建工艺支撑；
2)、加工前准备：
（a）清理机床：将3D打印机床清理干净，保证不含杂质及其他金属粉末；
（b)校正刮刀水平度：对刮刀水平度进行校正；
（c）冲入保护气体：对3D打印机床工作腔内持续不断的冲入氩气保护；
（d）装入金属粉末：将Ti6Al4V粉末装入3D打印机床工作腔中；
（e）手工初步铺平粉末：用铲子将粉末手工初步铺平；
（f）自动铺平粉末：打开机床自动铺粉功能，对粉末进行进一步铺平；
（g）校正粉末水平度：对粉末的水平度进行检验和校正
3）、零件打印
（a）送粉：利用刮刀将Ti6Al4V粉末从剩粉腔中送入打印工作腔；
（b）铺粉：刮刀以每层0.03mm的厚度进行铺粉；
（c）刮刀退回：铺粉完成后，刮刀向上抬高1mm，然后退回铺粉起始位置；
（d）激光选区烧结：启动激光器对铺好的粉末进行烧结；
（e）重复（b）、(c)、(d)三步直至零件打印完成；
（f）回收多余粉末：打印完成之后，对多余的粉末进行回收处理；
4)、取出零件：
（a）穿好防护服、带好口罩：在打开3D打印机床密闭腔之前需穿好工作服、带好口罩，以免吸入重金属颗粒；
（b）打开机床门、取出基板；
（c）用吸尘器吸出残余粉末；
（d）用钳子或线切割机床将零件从基板上取下；
5）、零件后处理：
（a）打光：钳工对零件进行表面打光；
（b）热处理：对打印好的零件进行退火处理；
（c）吹砂：对热处理后的零件进行去应力吹砂；
6）、检验：对后处理好的零件进行成品检验。
本发明的有益效果：
本发明有效的解决了Ti6Al4V粉末激光选区烧结的工艺方法问题，为Ti6Al4V粉末激光选区烧结3D打印成型提供了完整的工艺解决方案，打印出的零件表面质量好，尺寸精度高，进一步提高了Ti6Al4V粉末激光选区烧结3D打印技术在航空制造领域的应用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明进行详细描述：
一种Ti6Al4V粉末3D打印增材制造工艺，其工艺流程的特征如下：
1)工艺设计：首先将三维数模导入，然后对三维数模进行按每层0.03mm进行分层，并搭建工艺支撑；
2)加工前准备：
（a）清理机床：将3D打印机床清理干净，保证不含杂质及其他金属粉末；
（b)校正刮刀水平度：对刮刀水平度进行校正；
（c）冲入保护气体：对3D打印机床工作腔内持续不断的冲入氩气保护；
（d）装入金属粉末：将Ti6Al4V粉末装入3D打印机床工作腔中；
（e）手工初步铺平粉末：用铲子将粉末手工初步铺平；
（f）自动铺平粉末：打开机床自动铺粉功能，对粉末进行进一步铺平；
（g）校正粉末水平度：对粉末的水平度进行检验和校正
3）零件打印
（a）送粉：利用刮刀将Ti6Al4V粉末从剩粉腔中送入打印工作腔；
（b）铺粉：刮刀以每层0.03mm的厚度进行铺粉；
（c）刮刀退回：铺粉完成后，刮刀向上抬高1mm，然后退回铺粉起始位置；
（d）激光选区烧结：启动激光器对铺好的粉末进行烧结；
（e）重复（b）、(c)、(d)三步直至零件打印完成；
（f）回收多余粉末：打印完成之后，对多余的粉末进行回收处理；
4)取出零件：
（a）穿好防护服、带好口罩：在打开3D打印机床密闭腔之前需穿好工作服、带好口罩，以免吸入重金属颗粒；
（b）打开机床门、取出基板；
（c）用吸尘器吸出残余粉末；
（d）用钳子或线切割机床将零件从基板上取下；
5）零件后处理：
（a）打光：钳工对零件进行表面打光；
（b）热处理：对打印好的零件进行退火处理；
（c）吹砂：对热处理后的零件进行去应力吹砂；
6）检验：对后处理好的零件进行成品检验。
在工艺设计步骤中可以选择：首先将三维CAD数模以STL格式导入Magics软件，然后，对三维CAD数模进行按每层0.03mm进行分层，并搭建工艺支撑。

Claims (1)

1.一种Ti6Al4V粉末3D打印增材制造工艺，其工艺流程的特征如下：
1)、工艺设计：首先将三维数模导入，然后对三维数模进行按每层0.03mm进行分层，并搭建工艺支撑；
2)、加工前准备：
（a）清理机床：将3D打印机床清理干净，保证不含杂质及其他金属粉末；
（b)校正刮刀水平度：对刮刀水平度进行校正；
（c）冲入保护气体：对3D打印机床工作腔内持续不断的冲入氩气保护；
（d）装入金属粉末：将Ti6Al4V粉末装入3D打印机床工作腔中；
（e）手工初步铺平粉末：用铲子将粉末手工初步铺平；
（f）自动铺平粉末：打开机床自动铺粉功能，对粉末进行进一步铺平；
（g）校正粉末水平度：对粉末的水平度进行检验和校正
3）、零件打印
（a）送粉：利用刮刀将Ti6Al4V粉末从剩粉腔中送入打印工作腔；
（b）铺粉：刮刀以每层0.03mm的厚度进行铺粉；
（c）刮刀退回：铺粉完成后，刮刀向上抬高1mm，然后退回铺粉起始位置；
（d）激光选区烧结：启动激光器对铺好的粉末进行烧结；
（e）重复（b）、(c)、(d)三步直至零件打印完成；
（f）回收多余粉末：打印完成之后，对多余的粉末进行回收处理；
4)、取出零件：
（a）穿好防护服、带好口罩：在打开3D打印机床密闭腔之前需穿好工作服、带好口罩，以免吸入重金属颗粒；
（b）打开机床门、取出基板；
（c）用吸尘器吸出残余粉末；
（d）用钳子或线切割机床将零件从基板上取下；
5）、零件后处理：
（a）打光：钳工对零件进行表面打光；
（b）热处理：对打印好的零件进行退火处理；
（c）吹砂：对热处理后的零件进行去应力吹砂；
6）、检验：对后处理好的零件进行成品检验。
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