CN112676575A - 一种用于大直径管路的选区激光熔化成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于大直径管路的选区激光熔化成形方法，通过使用所述方法，可实现大直径管路的有效成形，设计相应的管路成形结构，在保证管路流量不变的条件下，既提高选区激光熔化成形的成功率，又避免后续零件使用过程中零件可能带来的隐患，提高管路成形质量，降低打印失败率。

Description

一种用于大直径管路的选区激光熔化成形方法
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，特别涉及一种用于大直径管路的选区激光熔化成形方法。
背景技术
增材制造又称3D打印技术，是现代制造技术的一次重大突破。相对于传统机加技术的加工难度大、材料利用率低、周期长成本高等缺点，增材制造具有以下显著技术优势：（1）材料利用率比传统机加高；（2）制造工序比传统机加技术要少，周期短，响应快；（3）能够建造传统机加不易制造的复杂结构零件；（4）开放设计自由维度，提高制造可行性。因此增材制造技术在快速制造、多样化制造领域如航空航天以及高端装备的制造中拥有良好的市场前景以及广阔的应用前景。
选区激光熔化技术作为增材制造技术的重要技术之一，利用激光器发出的激光按照程序编辑顺序熔化金属粉末，逐层累计不断叠加，最终制造出设计的成形零件。而在选区激光熔化过程中，由于激光熔化以及金属粉末的原因，激光不能打印垂直角度较小的结构以及悬垂面等类似结构，因此在相应位置需要添加支撑，在打印完成后采用线切割和机械方法去除相关支撑。管路结构作为伺服结构及类似壳体等复杂阀体中的重要组成部分，管路直径大小会影响到打印成型效果因而会直接影响零件成型，当管路直径过大采用选区激光熔化方式时需添加支撑，在打印完成时由于支撑存在管路中，在机加去除不了的情况下会带来支撑多余物的风险，在后续零件使用过程中，管路内部流量冲刷可能会带来安全隐患。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于大直径管路的选区激光熔化成形方法，该方法在保证管路流量不变的条件下，既提高选区激光熔化成形的成功率，又避免后续零件使用过程中零件可能带来的隐患。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于大直径管路的选区激光熔化成形方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：判断大直径管路的摆放角度是否不超过45°，若不超过45°，则采用在所述大直径管路内部添加支撑结构的方式进行管路的选区激光熔化成形并进入下一步骤，其中，所述摆放角度为所述管路中心轴线与基板之间的夹角；
步骤二：在保证原有大直径管路流量不变的前提下，根据原有大直径管路的尺寸，设计添加有所述支撑结构的新管路代替原有大直径管路，并计算所述新管路的尺寸，其中，所述新管路半径R=
Figure DEST_PATH_IMAGE001
， v为所述支撑结构的体积，r为原有大直径管路的半径，L为原有大直径管路的长度；
步骤三：在所述新管路内部添加所述支撑结构，所述支撑结构的横截面呈细腰状，所述细腰状使得所述支撑结构与所述新管路的连接端尺寸大于所述支撑结构中部尺寸；
步骤四：对添加有所述支撑结构的新管路进行选区激光熔化制造。
优选地，所述大直径管路的直径大于4mm。
优选地，所述连接端尺寸为在所述支撑结构的横截面上所述支撑结构与所述新管路之间的接合边界延伸后最远两端之间的直线距离。
优选地，所述直线距离l=
Figure 541387DEST_PATH_IMAGE002
R。
优选地，所述支撑结构中部尺寸为在所述支撑结构的横截面上所述支撑结构中部最薄部位的厚度。
优选地，所述厚度x为1.5-2mm。
优选地，步骤三中还包括：所述支撑结构与所述新管路的接合处最外缘采用圆角过渡。
优选地，所述圆角直径为2mm。
优选地，步骤三中还包括：为减小所述支撑结构的重量，在所述支撑结构上开设通孔。
优选地，所述通孔为菱形孔、圆孔或水滴孔。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、本发明中用于大直径管路的选区激光熔化成形方法能够在保证管路流量不变的条件下，既提高选区激光熔化成形的成功率，又避免后续零件使用过程中可能带来的隐患，提高了零件质量和性能，进而有效提高零件的使用寿命。
2、本发明针对选区激光熔化制造管路成形结构，特别是无法进行机加工后处理的管路结构，在打印前处理时加入本发明中的支撑结构，可无需上述后处理操作，提高了一次打印成形的成功率。
附图说明
图1是本发明中的管路与基板呈夹角设置示意图。
图2是本发明中的管路内部支撑结构示意图。
图3是本发明中的管路内部支撑结构尺寸图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
结合图1-3，本发明提供的用于大直径管路的选区激光熔化成形方法包括如下步骤：
步骤一：判断大直径管路的摆放角度是否不超过45°，若不超过45°，则采用在所述大直径管路内部添加支撑结构的方式进行管路的选区激光熔化成形并进入下一步骤，其中，所述摆放角度为所述管路中心轴线与基板之间的夹角，所述大直径管路的直径大于4mm；
步骤二：在保证原有大直径管路流量不变的前提下，根据原有大直径管路的尺寸，设计添加有所述支撑结构的新管路代替原有大直径管路，并计算所述新管路的尺寸，其中，所述新管路半径R=
Figure 542841DEST_PATH_IMAGE001
， v为所述支撑结构的体积，r为原有大直径管路的半径，L为原有大直径管路的长度；
步骤三：在所述新管路内部添加所述支撑结构，所述支撑结构的横截面呈细腰状，所述细腰状使得所述支撑结构与所述新管路的连接端尺寸大于所述支撑结构中部尺寸，所述连接端尺寸为在所述支撑结构的横截面上所述支撑结构与所述新管路之间的接合边界延伸后最远两端之间的直线距离，所述直线距离l=
Figure 413846DEST_PATH_IMAGE002
R，所述支撑结构中部尺寸为在所述支撑结构的横截面上所述支撑结构中部最薄部位的厚度，所述厚度x为1.5-2mm，所述支撑结构与所述新管路的接合处最外缘采用圆角过渡，所述圆角直径为2mm，为减小所述支撑结构的重量，在所述支撑结构上开设通孔，所述通孔为菱形孔、圆孔或水滴孔，所述通孔为菱形孔时可根据减重要求选择菱形孔数量，减重要求越高菱形孔越密集，两菱形孔的最小间距为0.5mm，菱形边长最小为1mm，菱形相邻两边的夹角大于90°。
步骤四：对添加有所述支撑结构的新管路进行选区激光熔化制造。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于大直径管路的选区激光熔化成形方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤一：判断大直径管路的摆放角度是否不超过45°，若不超过45°，则采用在所述大直径管路内部添加支撑结构的方式进行管路的选区激光熔化成形并进入下一步骤，其中，所述摆放角度为所述管路中心轴线与基板之间的夹角；
步骤二：在保证原有大直径管路流量不变的前提下，根据原有大直径管路的尺寸，设计添加有所述支撑结构的新管路代替原有大直径管路，并计算所述新管路的尺寸，其中，所述新管路半径R=
Figure 968391DEST_PATH_IMAGE002
， v为所述支撑结构的体积，r为原有大直径管路的半径，L为原有大直径管路的长度；
步骤三：在所述新管路内部添加所述支撑结构，所述支撑结构的横截面呈细腰状，所述细腰状使得所述支撑结构与所述新管路的连接端尺寸大于所述支撑结构中部尺寸；
步骤四：对添加有所述支撑结构的新管路进行选区激光熔化制造。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述大直径管路的直径大于4mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述连接端尺寸为在所述支撑结构的横截面上所述支撑结构与所述新管路之间的接合边界延伸后最远两端之间的直线距离。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述直线距离l=
Figure 279287DEST_PATH_IMAGE004
R。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述支撑结构中部尺寸为在所述支撑结构的横截面上所述支撑结构中部最薄部位的厚度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述厚度x为1.5-2mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中还包括：所述支撑结构与所述新管路的接合处最外缘采用圆角过渡。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述圆角直径为2mm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中还包括：为减小所述支撑结构的重量，在所述支撑结构上开设通孔。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述通孔为菱形孔、圆孔或水滴孔。
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