CN110153426B - 一种增材制造件微小孔制造方法 - Google Patents

一种增材制造件微小孔制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增材制造件微小孔制造方法，包括以下步骤：步骤一、采用激光选区熔化增材制造成形具有空腔结构的零件时，将空腔结构的出口端用支撑封闭，并将空腔结构的出口端朝向成形方向，得到具有空腔结构的零件；步骤二、将得到的零件烘干处理；步骤三、将烘干后的零件的出口端用密封材料完全密封；步骤四、将完全密封后的零件进行微小孔的加工；步骤五、微小孔加工完成后去除密封材料和支撑；步骤六、清除空腔结构内的粉末。本发明利用激光选区熔化增材制造技术特点，采用成形过程中粉料作为空腔保护材料进行微小孔加工，节省了后续专门填充材料的工序，空腔内粉料填充比较致密，能够有效避免微小孔加工过程中空腔内壁的损伤和污染。

Description

一种增材制造件微小孔制造方法
技术领域
本发明属于激光选区熔化增材制造技术领域，具体涉及一种增材制造件微小孔制造方法。
背景技术
目前，航空发动机旋流器、喷嘴壳体、涡轮叶片等典型零件均具有复杂空腔结构，空腔结构有
Figure BDA0002105581270000011
的微小孔，采用增材制造方法直接成形很难保证小于
Figure BDA0002105581270000012
的微小孔精度，且容易被粉料堵塞，孔表面粗糙度较差。
对于微小孔孔壁粗糙度、尺寸精度要求较高的增材制造件，微小孔一般通过电火花、激光等方法进行加工，但该方法在微小孔穿透时容易损伤到空腔对壁，需要采用专门的方法进行防护或控制，填充保护材料是常用的解决办法，但是对于空腔结构复杂的增材制造件，保护材料的填充和去除难度都比较大。
发明内容
针对现有技术中的技术问题，本发明提供了一种增材制造件微小孔制造方法，其目的在于缩短制造周期，空腔无需专门填充保护材料，防止微小孔穿透时损伤到空腔对壁。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种增材制造件微小孔制造方法，包括以下步骤：
步骤一、采用激光选区熔化增材制造成形具有空腔结构的零件时，将空腔结构的出口端用支撑封闭，得到具有空腔结构的零件；
步骤二、将得到的零件烘干处理；
步骤三、将烘干后的零件的出口端用密封材料完全密封；
步骤四、将完全密封后的零件进行微小孔的加工；
步骤五、微小孔加工完成后去除密封材料和支撑；
步骤六、清除空腔结构内的粉末。
进一步地，步骤一中，采用激光选区熔化增材制造成形具有空腔结构的零件时，当空腔结构的出口端预留有加工余量时，则将支撑设置在加工余量段。
进一步地，步骤一中，所述支撑为网格支撑或实体支撑，所述网格支撑的参数为0.6×0.6mm；当空腔结构的出口端预留有加工余量时，采用实体支撑；当空腔结构的出口端没有预留加工余量时，采用网格支撑。
进一步地，步骤二中，在对零件进行烘干处理之前，先给零件去除应力，并将零件从打印基板上切割下来。
进一步地，步骤二中，烘干处理的温度为110℃～130℃，烘干处理的时间为100min～150min。
进一步地，步骤三中，当零件冷却至室温后，用密封材料完全密封出口端。
进一步地，步骤三中，所述密封材料为密封胶或蜡。
进一步地，步骤四中，采用超快激光、传统激光或电火花方法进行微小孔的加工。
进一步地，步骤五中，切除预留的加工余量，将密封材料和支撑去除。
进一步地，步骤六中，具体方法为：先用防爆吸尘器清除空腔结构内部的大部分金属粉末，再在手套箱中用压缩空气或惰性气体彻底清除空腔结构内部的所有粉末。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明优点是利用激光选区熔化增材制造技术特点，在采用激光选区熔化增材制造成形具有空腔结构的零件时，将空腔结构的出口端用支撑封闭，支撑与零件一起成形，空腔内部自然填充了致密金属粉末，再将烘干后的零件的空腔出口端用密封材料完全密封，有效防止微小孔加工过程中粉末流出。这样节省了专门填充材料的工序，且填充材料成分与零件相同，能够有效避免微小孔加工过程中空腔内壁的损伤和污染，填充粉末去除也比较方便。
进一步地，采用激光选区熔化增材制造成形具有空腔结构的零件时，当空腔结构的出口端预留有加工余量时，则将支撑设置在加工余量段；当有些零件对表面粗糙度要求较高时，通过这样的方法，可以确保加工后的表面精度达到加工要求。
进一步地，当空腔结构的出口端预留有加工余量时，采用实体支撑完全将出口封闭，实体支撑的好处是容易设计和成形；当空腔结构的出口端没有预留加工余量时，采用网格支撑，网格支撑好处是人工借助钳子等工具可以方便的去除；网格支撑的参数为0.6×0.6mm，支撑较为致密，成形过程中既能保证完整成形，起到密封作用，后期又容易去除。
进一步地，烘干处理的温度为110℃～130℃，烘干处理的时间为100min～150min，这样可以将空腔内的水分烘干，防止水分残留在空腔内造成粉料的聚集，影响后期对空腔内粉末的清除。
进一步地，选用的密封材料为密封胶或蜡，密封性好，且密封方便快捷。
进一步地，切除预留的加工余量，这样可以直接将将密封材料和支撑去除，省去了先去除密封材料，再去除支撑的操作，提高加工效率。
进一步地，先用防爆吸尘器清除空腔结构内部的大部分金属粉末，再在手套箱中用压缩空气或惰性气体彻底清除空腔结构内部的所有粉末，清理效果彻底，简便，环保。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明增材制造旋流器空腔结构示意图；
图2为本发明空腔结构密封示意图；
图3为本发明微小孔加工示意图。
图中：1-空腔结构；2-出口端；3-支撑；4-金属粉末；5-密封材料；6-微小孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种在零件激光选区熔化成形工序结束后，不立即进行清除空腔内的金属粉料，封闭和密封零件的空腔结构，再采用电火花、激光的方法进行微小孔加工，微小孔加工完成后用防爆吸尘器及压缩空气去除空腔内粉料，完成增材制造件微小孔加工。
结合图1、图2和图3所示，作为本发明的某一优选实施例，一种增材制造件微小孔制造方法，以增材制造旋流器空腔结构为例，包括以下步骤：
步骤一、采用激光选区熔化增材制造成形具有空腔结构1的旋流器时，将空腔结构1的出口端2用支撑3封闭，并尽可能的将空腔结构1的出口端2朝向成形方向(出口端朝上可以防止成形后粉料不会由于重力作用漏出)，得到具有空腔结构1的旋流器，采用这样的工艺的旋流器成形后空腔结构1内部自然填充满致密的与旋流器材料相同的金属粉末4；
采用激光选区熔化增材制造成形具有空腔结构1的旋流器时，还可以在空腔结构1的出口端2预留有加工余量，当空腔结构1的出口端2预留有加工余量时，则将支撑3设置在加工余量段，通过这样的方法，可以确保加工后的表面精度达到加工要求；
支撑3为具有较低强度的网格支撑或实体支撑，当空腔结构1的出口端2预留有加工余量时，采用实体支撑，实体支撑容易设计和成形；当空腔结构1的出口端2没有预留加工余量时，采用网格支撑；当为网格支撑时，网格支撑的参数为0.6×0.6mm，这样的参数确保支撑较为致密，成形过程中既能保证完整成形，起到密封作用，后期又容易去除；
步骤二、给旋流器去除应力，并将旋流器从打印基板上切割下来，在110℃～130℃的温度下对旋流器进行100min～150min的烘干处理；本实施例中，在120℃的烘干箱对旋流器进行烘干120min；
步骤三、当旋流器冷却至室温后，用密封材料5将烘干后的旋流器的出口端2完全密封，优选的，密封材料5为易去除材料，例如密封胶或蜡；
步骤四、将完全密封后的旋流器，采用超快激光、传统激光或电火花等方法进行微小孔6的加工，通过加工时间和参数控制空腔结构1上微小孔6的对壁不会受到损伤；
步骤五、微小孔6加工完成后去除密封材料5和支撑3，可以采用人工或者机械加工的方法去除封闭空腔结构1的支撑3，当留有加工余量时，切除预留的加工余量，将密封材料5和支撑3去除；
步骤六、先用防爆吸尘器清除空腔结构1内部的大部分金属粉末，再在手套箱中用压缩空气彻底清除空腔结构1内部的所有粉末。
通过上述方法得到的旋流器的微小孔加工过程中空腔内壁的损伤和污染得到了有效的避免。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种增材制造件微小孔制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、采用激光选区熔化增材制造成形具有空腔结构(1)的零件时，将空腔结构(1)的出口端(2)用支撑(3)封闭，得到具有空腔结构(1)的零件；
步骤二、将得到的零件烘干处理；
步骤三、将烘干后的零件的出口端(2)用密封材料(5)完全密封；
步骤四、将完全密封后的零件采用超快激光进行微小孔(6)的加工；
步骤五、微小孔(6)加工完成后去除密封材料(5)和支撑(3)；
步骤六、清除空腔结构(1)内的粉末。
2.根据权利要求1所述的一种增材制造件微小孔制造方法，其特征在于，步骤一中，采用激光选区熔化增材制造成形具有空腔结构(1)的零件时，当空腔结构(1)的出口端(2)预留有加工余量时，则将支撑(3)设置在加工余量段。
3.根据权利要求2所述的一种增材制造件微小孔制造方法，其特征在于，步骤一中，所述支撑(3)为网格支撑或实体支撑，所述网格支撑的参数为0.6×0.6mm；当空腔结构(1)的出口端(2)预留有加工余量时，采用实体支撑；当空腔结构(1)的出口端(2)没有预留加工余量时，采用网格支撑。
4.根据权利要求1所述的一种增材制造件微小孔制造方法，其特征在于，步骤二中，在对零件进行烘干处理之前，先给零件去除应力，并将零件从打印基板上切割下来。
5.根据权利要求1所述的一种增材制造件微小孔制造方法，其特征在于，步骤二中，烘干处理的温度为110℃～130℃，烘干处理的时间为100min～150min。
6.根据权利要求1所述的一种增材制造件微小孔制造方法，其特征在于，步骤三中，当零件冷却至室温后，用密封材料(5)完全密封出口端(2)。
7.根据权利要求1所述的一种增材制造件微小孔制造方法，其特征在于，步骤三中，所述密封材料(5)为密封胶或蜡。
8.根据权利要求1所述的一种增材制造件微小孔制造方法，其特征在于，步骤五中，切除预留的加工余量，将密封材料(5)和支撑(3)去除。
9.根据权利要求1所述的一种增材制造件微小孔制造方法，其特征在于，步骤六中，具体方法为：先用防爆吸尘器清除空腔结构(1)内部的大部分金属粉末，再在手套箱中用压缩空气或惰性气体彻底清除空腔结构(1)内部的所有粉末。
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