CN108607990A - 一种高表面质量的快速增材制造方法 - Google Patents

一种高表面质量的快速增材制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108607990A
CN108607990A CN201810471193.7A CN201810471193A CN108607990A CN 108607990 A CN108607990 A CN 108607990A CN 201810471193 A CN201810471193 A CN 201810471193A CN 108607990 A CN108607990 A CN 108607990A
Authority
CN
China
Prior art keywords
material manufacturing
laser facula
increasing material
processing
surface quality
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810471193.7A
Other languages
English (en)
Inventor
郭学佳
黄声野
周泽武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHINA SOUTH INDUSTRIES EQUIPMENT RESEARCH INSTITUTE
Original Assignee
CHINA SOUTH INDUSTRIES EQUIPMENT RESEARCH INSTITUTE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHINA SOUTH INDUSTRIES EQUIPMENT RESEARCH INSTITUTE filed Critical CHINA SOUTH INDUSTRIES EQUIPMENT RESEARCH INSTITUTE
Priority to CN201810471193.7A priority Critical patent/CN108607990A/zh
Publication of CN108607990A publication Critical patent/CN108607990A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

一种高表面质量的快速增材制造方法，其特征在于，包括下列几个步骤:步骤一、将增材制造的产品加工作业面100划分为两个部分，即壳部分101和核部分102；所述的壳部分101是从产品加工作业面100的边缘向里延伸、按设定宽度划出的一个区域，使产品加工作业面100的边缘都被该区域复盖；所述的核部分102为被壳部分101包围的产品加工作业面100的剩余区域；步骤二、采用大的激光光斑对核部分102进行扫描加工，大的激光光斑扫描加工速度较快；本发明的高表面质量快速增材制造方法，既可以提高加工效率，又可以提高表面质量。

Description

一种高表面质量的快速增材制造方法
技术领域
本发明涉及一种高表面质量的快速增材制造方法，属于增材制造技术领域，适用于基于粉末的增材制造。
背景技术
增材制造技术是一种将材料依据所需加工产品的三维数字模型进行添加、融合制备的工艺技术。与传统加工方式的主要区别在于，是通过将材料层层叠加的方式实现加工。其中，铺粉式3D打印技术是目前较为成熟的、主要的3D打印成形技术之一。当加工时，在加工平面上均匀地铺一层材料粉末，粉末厚度往往根据加工工艺决定。其后，控制系统控制激光器输出激光，经由振镜在粉层上扫描加工图形。扫描后的部分即熔化，后又重新与粉层下方的零件一起凝固为实体，而其余部分仍为粉末状态。通过以一层层粉末层不断的熔化、凝固，逐渐叠加，最终成形为所需产品。
传统增材制造过程中，整个幅面均采用同样大小光斑，光斑过大时，加工效率高，但表面粗糙度高，表面质量差；光斑过小时，零件表面质量较好，但加工效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种高表面质量的快速增材制造方法，克服已有技术的缺陷，即提高加工速度，又保证产品表面的精度。
一种高表面质量的快速增材制造方法，其特征在于，包括下列几个步骤:
步骤一、将增材制造的产品加工作业面100划分为两个部分，即壳部分101和核部分102；
所述的壳部分101是从产品加工作业面100的边缘向里延伸、按设定宽度划出的一个区域，使产品加工作业面100的边缘都被该区域复盖；
所述的核部分102为被壳部分101包围的产品加工作业面100的剩余区域；
步骤二、采用大的激光光斑对核部分102进行扫描加工，大的激光光斑扫描加工速度较快；
采用小的激光光斑对壳部分101进行扫描加工，小的激光光斑扫描加工速度较慢，但表面精度较高。
步骤二中先对采用大的激光光斑对核部分102进行扫描加工，然后再采用小的激光光斑对壳部分101进行扫描加工。
步骤二中也可以先采用小的激光光斑对壳部分101进行扫描加工，然后再采用大的激光光斑对核部分102进行扫描加工。
步骤二中也可以同时采用大的激光光斑对核部分102进行扫描加工，和采用小的激光光斑对壳部分101进行扫描加工。
激光光斑后扫描加工的区域要保证与之前扫描加工过的区域连为一体，即壳部分101与核部分102相连处牢固地连在一起。
所述的小的激光光斑的直径为0.02～0.2毫米，大的激光光斑直径为0.1～2毫米。
所述的小的激光光斑的直径为0.05～0.1毫米，大的激光光斑直径为0.5～1毫米。
所述的壳部分101设定宽度为0.05～2毫米。
本发明的有益效果：传统增材制造过程中，整个幅面均采用同样大小光斑，光斑过大时，加工效率高，但表面粗糙度高，表面质量差；光斑过小时，零件表面质量较好，但加工效率低，本发明大小光斑配合，核部分用大光斑加工，壳部分用小光斑加工，既可以提高加工效率，又可以提高表面质量。
附图说明
图1、本发明涉及的产品的加工作业面示意图；
图2、本发明涉及的产品的加工作业面划分示意图；
图3、本发明涉及的产品的加工痕迹示意图。
具体实施方式
一种高表面质量的快速增材制造方法，其特征在于，包括下列几个步骤:
步骤一、将增材制造的产品加工作业面100划分为两个部分，即壳部分101和核部分102；
所述的壳部分101是从产品加工作业面100的边缘向里延伸、按设定宽度划出的一个区域，使产品加工作业面100的边缘都被该区域复盖；
所述的核部分102为被壳部分101包围的产品加工作业面100的剩余区域；
步骤二、采用大的激光光斑对核部分102进行扫描加工，大的激光光斑扫描加工速度较快；
采用小的激光光斑对壳部分101进行扫描加工，小的激光光斑扫描加工速度较慢，但表面精度较高。
步骤二中先对采用大的激光光斑对核部分102进行扫描加工，然后再采用小的激光光斑对壳部分101进行扫描加工。
步骤二中也可以先采用小的激光光斑对壳部分101进行扫描加工，然后再采用大的激光光斑对核部分102进行扫描加工。
步骤二中也可以同时采用大的激光光斑对核部分102进行扫描加工，和采用小的激光光斑对壳部分101进行扫描加工。
激光光斑后扫描加工的区域要保证与之前扫描加工过的区域连为一体，即壳部分101与核部分102相连处牢固地连在一起。
所述的小的激光光斑的直径为0.02～0.2毫米，大的激光光斑直径为0.1～2毫米。
所述的小的激光光斑的直径为0.05～0.1毫米，大的激光光斑直径为0.5～1毫米。
所述的壳部分101设定宽度为0.05～2毫米。
将被加工零件分成位于零件表面的“壳”和位于零件内部的实体“核”两部分，核部分为实体，采用大的激光光斑进行加工，壳部分采用小的激光光斑进行加工。
所述壳位于被加工零件内外表面，增材制造设备将聚焦光斑调整为小光斑，提高加工的分辨率，光斑在零件表面逐一扫描，零件表面粗糙度低，进而提高零件的表面质量。
所述核位于零件内部，紧贴零件壳，属于零件的实体部分，增材制造设备将聚焦光斑调整为较大光斑，大光斑加工面积比小光斑大，可提高加工效率。
上述壳和核部分紧贴在一起，或者有一部分重叠，可使加工后的壳和核不分离。
为了更好地说明本发明的目的和优点，下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的高表面质量快速增材制造方法，将被加工零件分成位于零件表面的“壳”101和位于零件内部的实体“核”102两部分，核102部分为实体，采用大的激光光斑进行加工，壳101部分采用小的激光光斑进行加工。
壳101位于被加工零件内外表面，增材制造设备将聚焦光斑调整为小光斑，提高加工的分辨率，小光斑在壳101区域扫描，零件表面粗糙度低，进而提高零件的表面质量。
核102位于零件内部，紧贴零件壳101，属于零件的实体部分，增材制造设备将聚焦光斑调整为较大光斑，大光斑在核102区域扫描，加工效率比小光斑高。
本发明的有益效果：传统增材制造过程中，整个幅面均采用同样大小光斑，光斑过大时，加工效率高，但表面粗糙度高，表面质量差；光斑过小时，零件表面质量较好，但加工效率低，本发明的高表面质量快速增材制造方法，既可以提高加工效率，又可以提高表面质量。
本发明实施实例：
下面以一实例说明本发明的有益效果。
在铺粉式金属增材制造中，采用1kW激光器，光学系统可将光斑分别聚焦为0.1mm和0.35mm直径光斑。在壳区域采用0.1mm光斑进行加工，激光功率80W，加工区域功率密度为10kW/mm2，0.1mm小光斑在加工壳区域时，可实现较高的表面质量；在核区域采用0.35mm光斑进行加工，激光功率1kW，加工区域功率密度与壳区域相同为10kW/mm2，但光斑面积是小光斑的12.25倍，加工效率也可达小光斑的12.25倍。由此可见，采用本发明的方法，即可提高被加工零件的表面质量，又可提高加工效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高表面质量的快速增材制造方法，其特征在于，包括下列几个步骤:
步骤一、将增材制造的产品加工作业面(100)划分为两个部分，即壳部分(101)和核部分(102)；
所述的壳部分(101)是从产品加工作业面(100)的边缘向里延伸、按设定宽度划出的一个区域，使产品加工作业面(100)的边缘都被该区域复盖；
所述的核部分(102)为被壳部分(101)包围的产品加工作业面(100的剩余区域；
步骤二、采用大的激光光斑对核部分(102)进行扫描加工，大的激光光斑扫描加工速度较快；
采用小的激光光斑对壳部分(101)进行扫描加工，小的激光光斑扫描加工速度较慢，但表面精度较高。
2.根据权利要求1所述的一种高表面质量的快速增材制造方法，其特征在于，步骤二中先对采用大的激光光斑对核部分(102)进行扫描加工，然后再采用小的激光光斑对壳部分(101)进行扫描加工。
3.根据权利要求1所述的一种高表面质量的快速增材制造方法，其特征在于，步骤二中先采用小的激光光斑对壳部分(101)进行扫描加工，然后再采用大的激光光斑对核部分(102)进行扫描加工。
4.根据权利要求1所述的一种高表面质量的快速增材制造方法，其特征在于，步骤二中同时采用大的激光光斑对核部分(102进行扫描加工，和采用小的激光光斑对壳部分(101)进行扫描加工。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种高表面质量的快速增材制造方法，其特征在于，激光光斑后扫描加工的区域要保证与之前扫描加工过的区域连为一体，即壳部分(101)与核部分102相连处牢固地连在一起。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种高表面质量的快速增材制造方法，其特征在于，所述的小的激光光斑的直径为0.02～0.2毫米，大的激光光斑直径为0.1～2毫米。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种高表面质量的快速增材制造方法，其特征在于，所述的小的激光光斑的直径为0.05～0.1毫米，大的激光光斑直径为0.5～1毫米。
8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种高表面质量的快速增材制造方法，其特征在于，所述的壳部分(101)设定宽度为0.05～2毫米。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种高表面质量的快速增材制造方法，其特征在于，所述的壳部分(101)设定宽度为0.1～0.5毫米。
CN201810471193.7A 2018-05-17 2018-05-17 一种高表面质量的快速增材制造方法 Pending CN108607990A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810471193.7A CN108607990A (zh) 2018-05-17 2018-05-17 一种高表面质量的快速增材制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810471193.7A CN108607990A (zh) 2018-05-17 2018-05-17 一种高表面质量的快速增材制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108607990A true CN108607990A (zh) 2018-10-02

Family

ID=63663628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810471193.7A Pending CN108607990A (zh) 2018-05-17 2018-05-17 一种高表面质量的快速增材制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108607990A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109277567A (zh) * 2018-10-16 2019-01-29 北京星航机电装备有限公司 一种异形深腔薄壁舱体的激光近净成形方法
CN109622955A (zh) * 2018-11-26 2019-04-16 南京航空航天大学 一种双光束选区激光熔化增材制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103231055A (zh) * 2013-05-13 2013-08-07 柳岸敏 一种差异化激光3d打印金属件的方法
CN204566707U (zh) * 2015-04-27 2015-08-19 西安科技大学 基于微滴喷射的粉末床三维打印机
CN105710366A (zh) * 2016-03-03 2016-06-29 西安铂力特激光成形技术有限公司 一种用于增材制造三维物体的扫描方法
CN105903961A (zh) * 2016-04-20 2016-08-31 华南理工大学 一种提高金属零件增材制造成型质量的扫描成型方法
CN106392071A (zh) * 2016-09-18 2017-02-15 四川大学 一种用于提高粉床熔融成型增材制造效率和精度的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103231055A (zh) * 2013-05-13 2013-08-07 柳岸敏 一种差异化激光3d打印金属件的方法
CN204566707U (zh) * 2015-04-27 2015-08-19 西安科技大学 基于微滴喷射的粉末床三维打印机
CN105710366A (zh) * 2016-03-03 2016-06-29 西安铂力特激光成形技术有限公司 一种用于增材制造三维物体的扫描方法
CN105903961A (zh) * 2016-04-20 2016-08-31 华南理工大学 一种提高金属零件增材制造成型质量的扫描成型方法
CN106392071A (zh) * 2016-09-18 2017-02-15 四川大学 一种用于提高粉床熔融成型增材制造效率和精度的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BREMEN S等: "Selective Laser Meltting", 《LASER TECHNIK JOURNAL》 *
宋长辉: "激光选区熔化设备发展现状与趋势", 《机电工程技术》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109277567A (zh) * 2018-10-16 2019-01-29 北京星航机电装备有限公司 一种异形深腔薄壁舱体的激光近净成形方法
CN109622955A (zh) * 2018-11-26 2019-04-16 南京航空航天大学 一种双光束选区激光熔化增材制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107127459B (zh) 一种金刚石刀具的激光精确加工方法
CN108580896A (zh) 一种双光束高表面质量的快速增材制造设备
WO2017143789A1 (zh) 一种激光增减材复合制造的方法与装置
CN106944622A (zh) 一种激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置与成型方法
CN111347040A (zh) 一种高精度、高效率的双光束复合激光选区熔化成形方法及装置
CN107127583A (zh) 将超声切削应用于送粉式增减材复合制造中的设备及加工方法
CN105945284B (zh) 激光3d打印金属工件的方法及装置
CN110918994A (zh) 一种slm双光斑成形系统
CN104999176B (zh) 刃口的加工方法
CN207205269U (zh) 一种激光选区熔化与送丝复合多材料成型装置
CN101733556A (zh) 一种激光切割机
CN206298642U (zh) 一种基于双焦点透镜产生预热和缓冷光的激光熔覆设备
CN112743297B (zh) 激光在线预加热辅助加工方法
CN108607990A (zh) 一种高表面质量的快速增材制造方法
CN103498142B (zh) 激光熔覆高温合金异型连接结构成形方法
CN110733176A (zh) 光束整形机构、激光光源系统、激光3d打印设备和方法
CN112045309B (zh) 一种靶材用水路背板的制备方法
CN111575702B (zh) 一种激光熔覆方法及系统
CN108188581A (zh) 一种送丝式激光增材制造方法
CN211564508U (zh) 一种slm双光斑成形装置
CN114131222A (zh) 一种玻璃异形孔加工方法
US20210001428A1 (en) Irradiation device, metal shaping device, metal shaping system, irradiation method, and method for manufacturing metal shaped object
CN102501695B (zh) 一种3d纹路光纤激光雕刻机及雕刻方法
US20220009033A1 (en) Composite device for high-precision laser additive/subtractive manufacturing
CN114571064B (zh) 一种激光诱导氧化辅助铣削的复合加工装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181002