CN111251605A - 一种三维打印接缝方法及其结构 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种三维打印接缝方法及结构,包括:步骤101,将构件的待接缝处加工成坡口结构,并对坡口结构以及工艺垫板进行机械加工;步骤102,固定所述工艺垫板与所述构件,且所述工艺垫板与所述构件之间预留特定间隔;步骤103,采用三维打印技术在所述坡口结构处进行三维打印,以使所述完整构件通过所述坡口结构进行接缝连接和/或所述开裂构件通过所述坡口结构进行接缝修复;步骤104,对所述步骤103三维打印后的构件进行工艺垫板去除。本发明在工艺垫板上表面和构件增材连接区域下表面预留的2mm~3mm空间,为预防连接、修补过程中工艺垫板变形留足余量,简化后处理工序,节省后处理工序的成本。本发明还涉及一种三维打印接缝结构。
Description
技术领域
本发明涉及三维打印领域,特别是涉及一种三维打印接缝方法,本发明还涉及一种三维打印接缝结构。
背景技术
在过去的半个世纪,激光技术、计算机技术、新材料技术的融合,成就了当今增材制造(3D打印)技术的崭新时代。区别于传统铸、锻需模具成形毛坯后再切割加工的减材制造,增材制造是无模具的直接净成形技术,是以计算机辅助设计为基础,将材料或逐层固化、熔敷,或逐层累叠、块体组焊接连接成为整体结构的新兴制造技术。
传统铸锻件由于其形状、构造,使其热应力不均,易出现裂纹、裂痕甚至形成裂缝,三维打印以其特性的优势能够对这种铸锻件的缺陷进行修补。除此之外,三维打印技术还可以对成形件进行连接,工序简易,后处理工序简单,成本较低。
专利文献CN106271364A、公开了 “一种基于三维打印的局部修复方法”,该专利文献中记载了一种基于三维打印的局部修复方法,具体步骤如下:获得标准工件数据模型;对待修工件进行扫描,并根据扫描数据建立待修工件数据模型;将待修工件数据模型与标准工件数据模型进行分析对比,提取瑕疵区域;对瑕疵区域进行分析,计算出可将瑕疵区域从待修工件主体上分离的切割面;根据切割面切割待修工件;根据切割面和标准工件数据模型生成可修复待修工件主体的修补模型;根据修补模型生成分层图;以待修工件上的切割面为底面,根据分层图对待修工件主体进行打印修复。该方法极大程度依赖数据模型,对数模数据误差或打印实况不能完全适应,且待修工件与修补模型之间无余量,后处理时,极易容易对待修工件造成耗损。
发明内容
为了解决上述技术问题及其之一,本发明提供了一种三维打印接缝方法及其结构。
本发明提供的一种三维打印接缝方法,包括:
步骤101,将构件的待接缝处加工成坡口结构,并对坡口结构以及工艺垫板进行机械加工;其中,所述构件包括完整构件和\或开裂构件;
步骤102,固定所述工艺垫板与所述构件,固定时,所述工艺垫板设置于所述坡口结构的下方,且所述工艺垫板与所述构件之间预留特定间隔,以使所述构件上的所述坡口结构与所述工艺垫板不接触;
步骤103,采用三维打印技术在所述坡口结构处进行三维打印,以使所述完整构件通过所述坡口结构进行接缝连接和/或所述开裂构件通过所述坡口结构进行接缝修复;
步骤104,对所述步骤103三维打印后的构件进行工艺垫板去除。
进一步地,所述步骤101中,先建立所述坡口结构的三维模型,根据所述三维模型加工坡口结构,其中所述三维模型包括对所述开裂构件的开裂裂纹走势及开裂口大小的三维数模设计。
进一步地,所述步骤101中,机械加工包括打磨坡口结构的表面及边缘并外扩打磨区域,且对工艺垫板表面进行相应打磨,打磨标准为打磨表面无氧化层;其中,所述坡口结构的打磨区域的外扩距离为10mm。
进一步地,所述步骤102中,所述工艺垫板与所述构件之间预留的特定间隔为2mm~3mm,且沿所述工艺垫板边缘每间隔30mm~100mm以点焊方式将所述工艺垫板与所述构件进行连接。
进一步地,所述步骤103中,将连接的完整构件和\或修复的开裂构件进行成品组装后,再进行退火处理。
进一步地,所述步骤103中,三维打印的工艺条件如下:氧含量≤80ppm,激光光斑直径为6mm-8mm,激光功率为7kw-7.5kw,激光扫描速度1000mm/min-1200 mm/min,激光搭接为负搭接,切片层厚度为0.7mm。
进一步地,本发明还提供一种采用上述三维打印接缝方法进行接缝的三维打印接缝结构,包括:采用上述三维打印技术进行三维打印接缝处理的工艺垫板与构件;所述构件包括完整构件和\或开裂构件,所述构件的待接缝处设置有坡口结构,所述工艺垫板设置于所述坡口结构的下方,且所述工艺垫板与所述构件之间预留特定间隔,以使所述构件上的所述坡口结构与所述工艺垫板不接触。
进一步地,所述工艺垫板与所述构件之间预留的特定间隔为2mm~3mm。
进一步地,所述工艺垫板与所述构件之间通过沿所述工艺垫板边缘每间隔30mm~100mm以点焊方式形成的焊接点连接。
进一步地,所述三维打印接缝结构可采用本发明所述的三维打印接缝方法对构件进行连接和\或修复。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
(1)采用本发明所述三维打印接缝方法,通过将构件的待接缝处加工成坡口结构,并将工艺垫板预设一定距离设置于坡口结构的下方,这样三维打印工序进行接缝处理时,由于工艺垫板与构件之间预设一定距离,在激光打印过程中,开始时激光打印粉末直接落在工艺垫板与构件之间的空隙内,根据激光打印扫描路线的设定,该层激光打印粉末不会进行激光熔覆,随着扫描路径的规划,激光打印粉末开始经激光熔覆后逐层堆积,由于熔覆层在未到坡口结构时就已经开始形成,当激光打印至破口结构时,激光打印粉末可以与破口结构的边缘完全融合,本结构设计可以使构件的连接的边缘处不留无法进行三维打印的缝隙死角,进而进行坡口结构的三维打印时,可以将坡口结构与三维打印增材连接部进行充分融合连接,防止未熔合缺陷的产生,采用本发明所述方法及结构制备得到的接缝构件或修复构件的接缝处性能优异,不会产生未熔合缺陷,且渗透实验的测试结果优异。此外,采用本发明所述技术方案,由于工艺垫板与构件之间的连接处盈余出特定间隔的打印粉末,也为工艺垫板去除工序减小工作量,能够确保工艺垫板被完全去除。
(2)采用本发明所述三维打印接缝方法,进一步地,对坡口结构建立三维模型,尤其是对开裂构件的开裂裂纹走势及开裂口大小进行三维数模的设计,便于后续三维过程中,对打印喷嘴的喷粉路径,喷粉量,喷粉时间等进行优化设计,以适配开裂构件的实际状况,使得对开裂构件的接缝修复效果更加优异。
(3)采用了本发明所述三维打印接缝方法及其结构,所述工艺垫板与所述构件之间预留的特定间隔为3mm~5mm,该特定间隔的设置,既可以保证三维打印后工艺垫板方便去除,又可以保证接缝处具有最佳的有益效果,且沿所述工艺垫板边缘每间隔30mm~100mm以点焊方式将所述工艺垫板与所述构件进行连接,可以使工艺垫板与构建牢固连接,防止三维打印在修补或连接过程中,发生移位,影响作业效果,又进一步保证了后续工序中工艺垫板去除方便,具有突出的显著效果。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的开裂构件打印前结构示意图;
图2为本发明的一个实施例的工艺垫板结构示意图;
图3为本发明的一个实施例的特定间隔示意图;
图4为本发明的一个实施例的连接完成结构示意图。
其中,1为工艺垫板,2为开裂构件,3为增材连接区域,4为坡口结构,5为特定间隔,6为连接后的增材连接区域。
具体实施方式
下面结合附图说明根据本发明的具体实施方式。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
本发明的一种三维打印接缝方法及其结构,基于三维打印技术,首先设置用于三维打印的接缝结构:将构件的待接缝处加工成坡口结构4,并对坡口结构4以及工艺垫板1进行机械加工;将处理好的工艺垫板1与构件固定为特定结构,具体为工艺垫板1与构件之间固定时预留特定间隔5,使构件上的坡口结构4与工艺垫板1不接触;再次,采用三维打印技术,对上述三维打印的接缝结构建立三维打印模型,并进行三维打印,以使完整构件通过坡口结构4进行接缝连接和/或开裂构件2通过坡口结构4进行接缝修复;最后,对打印连接完成的三维打印后的构件进行工艺垫板1去除。本发明为预防连接、修补过程中工艺垫板1变形留足了余量,又使打印粉末充分结合融合防止未熔合缺陷的产生,简化后处理工序,节省后处理工序的成本。
如图1、图2、图3所示,为了解决上述技术问题,本发明提供一种三维打印接缝方法及其结构。
本实施例中一种三维打印接缝方法,基于三维打印技术,包括以下工艺步骤:
步骤101,将构件的待接缝处加工成坡口结构4,并对坡口结构4以及工艺垫板1进行机械加工。
其中,构件包括完整构件和\或开裂构件2。完整构件进行连接时,将至少两个的待连接边缘加工成坡口结构4;开裂构件2进行连接修复时,将开裂构件2的裂缝或裂纹处加工成坡口结构4。
步骤102,固定工艺垫板1与构件,工艺垫板1与构件之间预留特定间隔5,以使构件上的坡口结构4与工艺垫板1不接触。
其中,固定时,工艺垫板1设置于坡口结构4的下方。
步骤103,采用三维打印技术在坡口结构4处进行三维打印,以使完整构件通过坡口结构4进行接缝连接和/或开裂构件2通过坡口结构4进行接缝修复。
具体地,运用三维打印技术,连接完整构件或修复开裂构件2。
步骤104,对步骤103三维打印后的构件进行工艺垫板1去除。
具体地,采用机械加工方式去除工艺垫板1。
可见,采用上述方案的三维打印接缝方法,基于三维打印技术,较之传统人工打磨加工精细化,量化,节约了成本,固定工艺垫板1与构件的方式为焊接,焊接方式使工艺垫板1与构件之间连接更加牢固,便于后续三维打印工作,保证了三维打印的的效果,提高三维打印的完成度,降低构件的返工率以及报废率,降低成本,且为预防成形连接过程中工艺垫板1的变形留足了余量,使坡口结构4底端与增材连接区域3充分融合,不留无法承接打印粉末的缝隙死角,可防止未熔合缺陷的产生,也为工艺垫板1去除工序减小工作量,并且由于盈余出的特定间隔5的打印粉末,能够确保工艺垫板1被完全去除,不必顾虑到是否会损耗成形连接件自身结构,也因此不会对成形件自身结构造成磨损。
在上述技术方案的基础上,进一步地,步骤101中,先建立坡口结构4的三维模型,根据三维模型加工坡口结构4,其中三维模型包括对开裂构件2的开裂裂纹走势及开裂口大小的三维数模设计。
在本实施例中,具体地,机械加工完成后通过现场测量坡口结构4长度宽度及拐点位置数据,在CATIA建模软件上建立坡口结构4三维数模,一般破口结构4的夹角选择75°~90°为佳。根据建立的三维数模,对扫描路径进行设计,本实施例中扫描路径按照开裂构件2裂缝的长度路线进行“弓”字形逐层扫描打印,待处理的构件为TA15型号的钛合金构件,所用的粉末为TA15型号的钛合金金属粉末。
可见,根据裂纹走势及大小设计机械加工坡口结构4建立的三维数模,可以避免扫描路径与打印实况不符造成粉末的浪费,保证三维打印的精确作业。
在上述技术方案的基础上,进一步地,步骤101中,机械加工包括打磨坡口结构4的表面及边缘并外扩打磨区域,且对工艺垫板1表面进行相应打磨,打磨标准为打磨表面无氧化层;其中,坡口结构4的打磨区域的外扩距离为10mm。
在本实施例中,首先通过数控立式铣床进行,数控立式铣床沿接缝走势铣削构件坡口结构4,然后对坡口结构4的表面及边缘使用旋转锉打磨去除氧化皮,至坡口结构4及坡口结构4周围10mm范围内表面程金属银白色,无油污、汗渍及氧化皮残留,并将工艺垫板1进行相同标准的打磨。
可见,采用上述技术方案获得的坡口结构4和工艺垫板1,为三维打印工序降低难度。
在上述技术方案的基础上,进一步地,步骤102中,工艺垫板1与构件之间预留的特定间隔5为2mm~3mm,且沿工艺垫板1边缘每间隔30mm~100mm以点焊方式将工艺垫板1与构件进行连接。
在本实施例中,工艺垫板1与构件之间预留的特定间隔5为3mm,长矩形的工艺垫板1的四个边缘每间隔100mm与构件之间通过点焊连接,且工艺垫板居中覆盖开裂构件2的裂缝处,焊接完成后,工艺垫板1与开裂构件2的连接面间距3mm。
可见,采用上述技术方案,构件与工艺垫板1之间的连接稳固,三维打印工序中,工艺垫板1与构件之间不会水平滑移或形变
在上述技术方案的基础上,进一步地,步骤103中,将连接的完整构件和\或修复的开裂构件2进行成品组装后,再进行退火处理。
具体地,退火处理的工艺条件根据构件的材质不同,工艺条件不同。退火处理包括去应力退火工序和校形退火工序。本实施例中,退火条件根据所用的材质采用现有技术中常规的退火工艺即可。例如,本实施例中所用的构件为TA15型号的钛合金构件,接缝时采用的粉末为TA15型号的钛合金粉末,接缝完成后,采用TA15型号的钛合金材料常用的去应力退火条件,将开裂构件2及其增材连接区域3缓慢加热到650度,保持2h,然后自然冷却,将构件去除工艺垫板1并拼装完成,在校形退火工序中,将开裂构件2及其增材连接区域3缓慢加热到750度,保持1h,然后自然冷却。可见,通过退火获得的连接后的构件已经消除了残余应力,稳定尺寸,减少变形且符合规格。
在上述技术方案的基础上,进一步地,步骤103中,3维打印的工艺条件如下:氧含量≤80ppm,激光光斑直径为6mm-8mm,激光功率为7kw-7.5kw,激光扫描速度1000mm/min-1200 mm/min,激光搭接率为负搭接,切片层厚度为0.7mm,打印路径为弓字形,打印材料与原构件材质相同。
在本实施例中,打印连接工序于三维打印封闭仓内进行,完整构件或开裂构件2放置于三维打印台的基板上,完整构件间或开裂构件2的裂缝在上述3D打印的工艺条件下,经由设计好的扫描路径进行3D打印,打印的粉末种类与构件的种类相同,均为TA15型号的钛合金材料。
可见,采用上述技术方案封闭条件下得以实施三维打印,打印连接的构件与工艺垫板1为同种材质,因此,打印连接完成后,增材连接区域3与构件无明显过渡,连接自然美观。
较之传统人工打磨加工精细化,量化,节约了成本,固定工艺垫板1与构件的方式为点焊,点焊方式使工艺垫板1与构件之间连接更加牢固,不仅便于后续三维打印工作,保证了三维打印的的效果,还有利于后续工艺垫板1的去除,且为预防成形连接过程中工艺垫板1的变形留足了余量,使连接坡口结构4底端与增材连接区域3充分结合融合,不留无法承接打印粉末的缝隙死角,可防止未熔合缺陷的产生,也为工艺垫板1去除工序减小工作量,并且由于盈余出的特定间隔5的打印粉末,能够确保工艺垫板1被完全去除,不必顾虑到是否会损耗成形连接件自身结构,也因此不会对成形件自身结构造成磨损。
具体地,本实施例中,还包括后处理工序,后处理工序包括打磨工序和渗透工序;
其中打磨工序包括打磨工序对构件连接坡口结构4表面沿连接处进行打磨光顺。
在本实施例中,通过旋转锉打磨增材连接部位与开裂构件2,将连接处打磨统一,至表面程金属银白色且无肉眼可见裂纹。
渗透工序包括对连接后的增材连接区域6的渗透检验。检验工序为渗透实验、以验证修复处质量。
在本实施例中,在打磨工序完成后,使用金属探伤渗透剂喷涂于连接后的增材连接区域6的打磨表面,等待约十分钟,使用清洗剂清洗表面渗透液,然后使用显像剂喷涂于探伤表面,待表面显像液发干后,表面程白色且无渗透液显像为合格。
可见,采用上述方案的三维打印接缝方法,后处理工序使构件美观,便于接触以及使用,构件经后处理中的渗透检验,可以确定连接和\或修补的构件是否达到使用标准,以提高构件实用性。
本发明实施例公开了一种三维打印接缝结构,包括采用三维打印技术进行三维打印接缝处理的工艺垫板1与构件(图中未显示),构件包括完整构件和\或开裂构件2,构件的待接缝处设置有坡口结构4,工艺垫板1设置于坡口结构4的下方,且工艺垫板1与构件之间预留特定间隔5,以使构件上的坡口结构4与工艺垫板1不接触。
在本实施例中,如图3所示,三维打印接缝结构由构件以及构件与工艺垫板1之间的特间隔组成,构件的连接边缘加工成坡口结构4,通过三维打印技术,将构件之间的坡口结构4与构件与工艺垫板1之间特定间隔5进行打印连接,由打印粉末填充。
具体地,工艺垫板1与构件之间的通过点焊的方式进行连接,固定后的工艺垫板1与构件之间不接触。
在上述技术方案的基础上,进一步地,工艺垫板1与构件之间预留的特定间隔5为2mm~3mm。
在本实施例中,如图3所示,工艺垫板1上表面与构件增材连接区域3下表面预留特定间隔5为3mm。
在上述技术方案的基础上,进一步地,工艺垫板1与构件之间通过沿工艺垫板1边缘每间隔30mm~100mm以点焊方式形成的焊接点连接。
在本实施例中,具体地,长矩形的工艺垫板1的四个边缘每间隔100mm为一个焊点,居中覆盖开裂构件2的裂缝处,焊接完成后,工艺垫板1与开裂构件2的连接面固定间距为3mm。
在另一优选实施例中,为使打印过程中受力均衡,结构稳固,可应需要增加工艺垫板1的面积或厚度。该电点焊方式中可视情况需要更改间隔距离,如50mm,80mm等,可使工艺垫板1与构件得连接更加固定,或为了方便工艺垫板1的去除,选择间隔120mm。工艺垫板1与构件的连接方式还可以选择激光焊接、机械臂固定等方式。
在上述技术方案的基础上,进一步地,三维打印接缝结构可以采用上述的三维打印连接方法对开裂构件2进行裂缝修复。
可见,通过上述方法获得的三维打印接缝结构,工艺垫板1居中覆盖裂纹使三维打印过程更加稳固,可防止构件在打印过程中进行滑移,将工艺垫板1以点焊的方式与构件进行连接,连接方式稳固,不会松动,且耐高温,不影响三维打印正常作业,并为预防成形连接过程中工艺垫板1的变形留足了余量,使连接坡口结构4底端与增材连接区域3充分结合融合,不留无法承接打印粉末的缝隙死角,可防止未熔合缺陷的产生,也为工艺垫板1去除工序减小工作量,并且由于盈余出的特定间隔5的打印粉末,能够确保工艺垫板1被完全去除,不必顾虑到是否会损耗成形连接件自身结构,也因此不会对成形件自身结构造成磨损。
下面针对上述方法,进一步给出具体的实施方式。
如图1所示,选用TA15型号的钛合金材质的开裂构件2需要进行三维打印连接以修补裂缝,根据上述的三维打印接缝方法。首先,使用数控立式铣床沿接缝走势铣削成坡口结构4直至探伤无裂缝,坡口结构4角度呈80度,两侧坡口结构4相对呈V型,且坡口结构4表面无明显接刀纹。
然后,使用旋转锉打磨开裂构件2以及工艺垫板1(图2所示),去除其表面氧化层以及坡口结构4与坡口结构4周围10mm范围内表面程金属银白色,以去除油污、汗渍及氧化皮残留。固定工艺垫板1与开裂构件2。矩形工艺垫板1居中覆盖开裂构件2的裂缝处,通过点焊的方式,沿矩形工艺垫板1的边缘,每间隔50mm为一焊点,将工艺垫板1与开裂构件2固定。同时,使得靠近开裂构件2的工艺垫板1的一面与开裂构件2之间预留出特定间隔5为3mm。
通过现场测量坡口结构4长度宽度及拐点位置数据,在CATIA建模软件上建立坡口结构4三维数模。根据建立的三维数模,对扫描路径进行设计,本实施方案中扫描路径按照开裂构件2裂缝的长度路线,设置为 “弓”字形,打印材料选用相同材质的TA15型号的钛合金金属粉末。
三维打印连接开裂构件2的裂缝。于三维打印封闭仓内,将开裂构件2安置于三维打印工作台的基板上,在氧含量≤80ppm、激光光斑直径为8mm、激光功率为7kw、激光扫描速度1000mm/min-1200 mm/min,以负搭接的激光搭接率,0.7mm的切片层厚度的工艺条件下,打印喷嘴按照设定的打印路线对开裂构件2的裂缝进行粉末填充。
打印时,由于坡口结构4接触面积大,金属粉末及时熔合粘结,将开裂构件2的裂缝进行连接。喷嘴不仅将金属粉末送至开裂构件2裂缝的坡口结构4之间,同时,也送至开裂构件2与工艺垫板1之间的特定间隔5中。
如图4所示,打印连接完成之后的开裂构件2本身为单体构件,无需与其他部件进行组装,直接进行去应力退火工序。
去应力退火工序。将连接修复后的构件加热至650摄氏度,并保温2小时,而后自然冷却。
采用数控立式铣床将连接修复后的构件的工艺垫板1去除。作业时,工艺垫板1与构件之间预留有特定间隔5为3mm,因此,不会对构件本身结构造成耗损。
将连接后的构件进行打磨渗透。
首先,将连接后的构件打磨光顺,至表面程金属银白色且无肉眼可见裂纹。
其次,对连接后的增材连接区域6进行渗透检验。
渗透检验时,使用金属探伤渗透剂喷涂于连接后的增材连接区域6的打磨表面,等待十分钟,使用清洗剂清洗表面渗透液,然后使用显像剂喷涂于探伤表面,待表面显像液发干后,表面程白色且无渗透液显像即为合格。
校形退火工序。将连接修复后的构件加热至750摄氏度,并保温1小时,而后自然冷却。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三维打印接缝方法,其特征在于,包括:
步骤101,将构件的待接缝处加工成坡口结构,并对坡口结构以及工艺垫板进行机械加工;其中,所述构件包括完整构件和\或开裂构件;
步骤102,固定所述工艺垫板与所述构件,固定时,所述工艺垫板设置于所述坡口结构的下方,且所述工艺垫板与所述构件之间预留特定间隔,以使所述构件上的所述坡口结构与所述工艺垫板不接触;
步骤103,采用三维打印技术在所述坡口结构处进行三维打印,以使所述完整构件通过所述坡口结构进行接缝连接和/或所述开裂构件通过所述坡口结构进行接缝修复;
步骤104,对所述步骤103三维打印后的构件进行工艺垫板去除。
2.按照权利要求1中所述的三维打印接缝方法,其特征在于,所述步骤101中,根据所述三维模型加工坡口结构,建立所述坡口结构的三维模型,其中所述三维模型包括对所述开裂构件的开裂裂纹走势及开裂口大小的三维数模设计。
3.按照权利要求1或2所述的三维打印接缝方法,其特征在于,所述步骤101中,机械加工包括打磨坡口结构的表面及边缘并外扩打磨区域,且对工艺垫板表面进行相应打磨,打磨标准为打磨表面无氧化层;其中,所述坡口结构的打磨区域的外扩距离为10mm。
4.按照权利要求1至3任一所述的三维打印接缝方法,其特征在于,所述步骤102中,所述工艺垫板与所述构件之间预留的特定间隔为2mm~3mm,且沿所述工艺垫板边缘每间隔30mm~100mm以点焊方式将所述工艺垫板与所述构件进行连接。
5.按照权利要求1至4任一所述的三维打印接缝方法,其特征在于,所述步骤103中,将连接的完整构件和\或修复的开裂构件进行成品组装后,再进行退火处理。
6.按照权利要求5所述的三维打印接缝方法,其特征在于,所述步骤103中,三维打印的工艺条件如下:
氧含量≤80ppm,激光光斑直径为6mm-8mm,激光功率为7kw-7.5kw,激光扫描速度1000mm/min-1200 mm/min,激光搭接为负搭接,切片层厚度为0.7mm。
7.一种三维打印接缝结构,其特征在于,包括:采用三维打印技术进行三维打印接缝处理的工艺垫板与构件;所述构件包括完整构件和\或开裂构件,所述构件的待接缝处设置有坡口结构,所述工艺垫板设置于所述坡口结构的下方,且所述工艺垫板与所述构件之间预留特定间隔,以使所述构件上的所述坡口结构与所述工艺垫板不接触。
8.按照权利要求7所述的三维打印接缝结构,其特征在于,所述工艺垫板与所述构件之间预留的特定间隔为2mm~3mm。
9.按照权利要求7或8所述的三维打印接缝结构,其特征在于,所述工艺垫板与所述构件之间通过沿所述工艺垫板边缘每间隔30mm~100mm以点焊方式形成的焊接点连接。
10.按照权利要求7至9任一所述的三维打印接缝结构,其特征在于,所述三维打印接缝结构可采用权利要求1-6任一所述的三维打印接缝方法对构件进行连接和\或修复。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113858607A (zh) * | 2020-06-30 | 2021-12-31 | 宝武装备智能科技有限公司 | 基于3d打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102756235A (zh) * | 2012-07-23 | 2012-10-31 | 苏州热工研究院有限公司 | 一种特别适于厚壁铸钢件中较大及贯穿型缺陷的现场焊接修复方法 |
WO2015049875A1 (ja) * | 2013-10-03 | 2015-04-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 三次元形状造形物の製造方法 |
CN105154870A (zh) * | 2015-09-01 | 2015-12-16 | 广东工业大学 | 一种金属零件应力控制3d打印再制造方法 |
CN105478764A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-04-13 | 湖北三环锻造有限公司 | 锻模3d打印增材焊接修复工艺 |
CN104722938B (zh) * | 2015-02-27 | 2017-03-01 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | 筒体缺陷焊接修复方法 |
CN108819223A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-16 | 南京理工大学 | 一种基于3d打印的内部三维结构电路一体化制作方法 |
US10442003B2 (en) * | 2017-03-02 | 2019-10-15 | Velo3D, Inc. | Three-dimensional printing of three-dimensional objects |
-
2018
- 2018-11-30 CN CN201811459274.1A patent/CN111251605A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102756235A (zh) * | 2012-07-23 | 2012-10-31 | 苏州热工研究院有限公司 | 一种特别适于厚壁铸钢件中较大及贯穿型缺陷的现场焊接修复方法 |
WO2015049875A1 (ja) * | 2013-10-03 | 2015-04-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 三次元形状造形物の製造方法 |
CN104722938B (zh) * | 2015-02-27 | 2017-03-01 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | 筒体缺陷焊接修复方法 |
CN105154870A (zh) * | 2015-09-01 | 2015-12-16 | 广东工业大学 | 一种金属零件应力控制3d打印再制造方法 |
CN105478764A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-04-13 | 湖北三环锻造有限公司 | 锻模3d打印增材焊接修复工艺 |
US10442003B2 (en) * | 2017-03-02 | 2019-10-15 | Velo3D, Inc. | Three-dimensional printing of three-dimensional objects |
CN108819223A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-16 | 南京理工大学 | 一种基于3d打印的内部三维结构电路一体化制作方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113858607A (zh) * | 2020-06-30 | 2021-12-31 | 宝武装备智能科技有限公司 | 基于3d打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法 |
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