CN106493365A - 激光选区熔化成形技术制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光选区熔化成形技术制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法,其包括:S1构建复杂薄壁管路的三维数模;S2:用三维修复软件对所述三维数模进行修复;S3:用切片软件对修复后的三维数模进行切片,转化成二维切片信息,并生成加工程序文件等步骤。本发明的优点在于:1、本发明采用激光选区熔化成形技术成形复杂薄壁管路时间短,减少工序,缩短制造周期;2、本发明采用激光选区熔化成形技术成形复杂薄壁管路的质量高,与数模一致性好,合格率高;3、采用本发明成形的316不锈钢复杂薄壁管路内部组织均匀,表面质量好,力学性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光选区熔化成形技术制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法,属于激光选区成形技术领域。
背景技术
316不锈钢是一种成形性好、制备简单、来源广泛、成本低廉的奥氏体不锈钢,其特点是力学性能好,结构强度高,有良好的耐蚀性和耐大气腐蚀性,在航空航天领域有广泛应用。316不锈钢适用于制造复杂结构的零件,例如复杂薄壁管路等复杂结构的零件。
采用传统技术制造316不锈钢复杂薄壁管路,其主要步骤是下料、手工弯管、焊前修整、焊接装配、焊接、无损探伤、修复以及修正焊缝等工序,整个制造周期非常长;采用手工弯管,与数模一致性差,合格率极低,影响了产品的研发周期,增加了研发成本。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种316不锈钢复杂薄壁管路的激光选区熔化成形方法,是一个制备周期短,一致性好,合格率高,力学性能优异的制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的:
一种采用激光选区熔化成形技术制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法,其包括如下步骤:
S1:构建复杂薄壁管路的三维数模;
S2:用三维修复软件对所述三维数模进行修复;
S3:用切片软件对修复后的三维数模进行切片,转化成二维切片信息,并生成加工程序文件;
S4:将所述加工程序文件导入激光选区熔化成形设备中,投入316不锈钢粉末,并将316不锈钢粉末均匀地铺设在基板上,向成形舱室内通入氮气,使成形舱室内的氧含量低于500ppm;
S5:开启激光选区熔化成形设备,根据复杂薄壁管路加工程序的第一层轨迹,对成形基板上的316不锈钢粉末选择性熔化,熔池冷却并凝固成实体,第一层扫描两遍,形成复杂薄壁管路的第一层截面;
S6:激光沿加工程序轨迹扫描,相邻层复杂薄壁管路扫描成形时,相对于已成形的上一层,激光束扫描方向沿逆时针方向旋转45度,逐层叠加,直至整个复杂薄壁管路零件的成形完成。
作为优选方案,前述方法还包括如下步骤:
S7:成形完毕后,待冷却至少12小时,开舱取出零件;
S8:取出零件后,随基板一起进行真空热处理。
作为优选方案,所述真空热处理的条件为:温度400~550℃,真空度不低于2×10- 3MPa。
作为优选方案,步骤S2中还包括如下操作:采用商用三维修复软件对复杂薄壁管路进行摆放角度分析以及添加支撑。
作为优选方案,所述三维修复软件为Magics。
作为优选方案,所述切片软件为RP-tools。
作为优选方案,所述激光选区熔化成形的工艺参数为:激光功率为150~300W,扫描速度为1000~1500mm/s,激光搭接为0.90~0.11mm,铺粉层厚为0.02~0.04mm。
一种如前述制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法在316L不锈钢钢复杂薄壁管路制造中的用途。
本发明的基本原理在于:激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形技术作为一种新型增材制造技术,无需模具便可成形出净尺寸复杂结构件,致密度接近100%,力学性能达到锻件水平,具有反应快速、成形时间短及材料高利用率等优点。因此,该项技术为316不锈钢复杂薄壁管路零件的快速制造提供了一种新的技术途径。
本发明的优点在于:
1、本发明采用激光选区熔化成形技术成形复杂薄壁管路时间短,减少工序,缩短制造周期;
2、本发明采用激光选区熔化成形技术成形复杂薄壁管路的质量高,与数模一致性好,合格率高;
3、采用本发明成形的316不锈钢复杂薄壁管路内部组织均匀,表面质量好,力学性能优异。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明涉及的一种采用激光选区熔化成形技术制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法,包括以下步骤:
步骤1:采用三维画图软件,构建复杂薄壁管路的三维数模;
步骤2:采用商用三维修复软件(如Magics)对复杂薄壁管路进行修复;
步骤3:采用商用三维修复软件对复杂薄壁管路进行摆放角度分析以及添加支撑;
步骤4:采用商用切片软件(如RP-tools)对步骤2的三维数模进行切片,转化成二维切片信息,并生成相应的加工程序文件;
步骤5:将复杂薄壁管路结构的加工程序文件导入激光选区熔化成形设备中;
步骤6:设定激光选区熔化成形设备的成形工艺参数:激光功率为150~300W,扫描速度为1000~1500mm/S,激光搭接为0.90~0.11mm,铺粉层厚为0.02~0.04mm;
步骤7:采用钢丝刷将成形基板表面毛化,装配到激光选区熔化成形设备的成形缸上,并装配柔性刮刀,调整刮刀下地面与基板表面的间隙不大于0.05mm;
步骤8:选取合适的316不锈钢粉末,将其加入到料缸中,采用刮刀将316不锈钢粉末均匀地铺在基板上,并开始向设备成形舱室内部充入氮气,使氧含量降到500ppm内;其中,316不锈钢粉末
步骤9:激光选区熔化成形设备开始工作,根据复杂薄壁管路加工程序的第一层轨迹,对成形基板上的316不锈钢粉末选择性熔化,熔池冷却并凝固成实体,第一层扫面两遍,形成复杂薄壁管路的第一层截面;
步骤10:成形缸下降单层高度,料缸上升一定高度,刮刀将粉末均匀地铺在成形基板上,多余粉末收到回收料缸内,激光沿加工程序轨迹扫描,相邻层复杂薄壁管路扫描成形时,相对于已成形的上一层,激光束扫描方向沿逆时针方向旋转45度;
步骤11:按照步骤10进行,逐层叠加,直至整个复杂薄壁管路零件的成形完成;
步骤12:成形完毕后,待冷却12小时以上,方可开舱取出零件;
步骤13:取出零件后,随基板一起进热处理炉,真空热处理制度:温度为400~550℃,真空度为不低于2×10-3MPa,保温时间3小时。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种采用激光选区熔化成形技术制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:构建复杂薄壁管路的三维数模;
S2:用三维修复软件对所述三维数模进行修复;
S3:用切片软件对修复后的三维数模进行切片,转化成二维切片信息,并生成加工程序文件;
S4:将所述加工程序文件导入激光选区熔化成形设备中,投入316不锈钢粉末,并将316不锈钢粉末均匀地铺设在基板上,向成形舱室内通入氮气,使成形舱室内的氧含量低于500ppm;
S5:开启激光选区熔化成形设备,根据复杂薄壁管路加工程序的第一层轨迹,对成形基板上的316不锈钢粉末选择性熔化,熔池冷却并凝固成实体,第一层扫描两遍,形成复杂薄壁管路的第一层截面;
S6:激光沿加工程序轨迹扫描,相邻层复杂薄壁管路扫描成形时,相对于已成形的上一层,激光束扫描方向沿逆时针方向旋转45度,逐层叠加,直至整个复杂薄壁管路零件的成形完成。
2.如权利要求1所述的采用激光选区熔化成形技术制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法,其特征在于,还包括如下步骤:
S7:成形完毕后,待冷却至少12小时,开舱取出零件;
S8:取出零件后,随基板一起进行真空热处理。
3.如权利要求2所述的采用激光选区熔化成形技术制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法,其特征在于,所述真空热处理的条件为:温度400~550℃,真空度不低于2×10-3MPa。
4.如权利要求1所述的采用激光选区熔化成形技术制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法,其特征在于,步骤S2中还包括如下操作:采用商用三维修复软件对复杂薄壁管路进行摆放角度分析以及添加支撑。
5.如权利要求1所述的采用激光选区熔化成形技术制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法,其特征在于,所述三维修复软件为Magics。
6.如权利要求1所述的采用激光选区熔化成形技术制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法,其特征在于,所述切片软件为RP-tools。
7.如权利要求1所述的采用激光选区熔化成形技术制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法,其特征在于,所述激光选区熔化成形的工艺参数为:激光功率为150~300W,扫描速度为1000~1500mm/s,激光搭接为0.90~0.11mm,铺粉层厚为0.02~0.04mm。
8.如权利要求1所述的采用激光选区熔化成形技术制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法,其特征在于,步骤S4中:在316不锈钢粉末加入前,将基板进行表面毛化,并装配柔性刮刀,控制所述刮刀的下底面距离基板表面不超过0.05mm。
9.一种如权利要求1~8所述制备316不锈钢复杂薄壁管路的方法在316L不锈钢钢复杂薄壁管路制造中的用途。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170315 |
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