CN113909693A - 一种铺粉打印中零件出粉孔修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铺粉打印中零件出粉孔修复方法，涉及3D打印技术领域，以解决传统出粉孔修复中最后一个出粉孔焊接中产生气反现象而导致无法焊接或者焊接质量不达标的问题。所述铺粉打印中零件出粉孔修复方法，包括：铺粉打印样件及堵片，所述样件上开设有出粉孔，所述出粉孔与堵片的形状尺寸相吻合；在真空环境下对所述样件及所述堵片进行激光焊接，使所述堵片封堵于所述出粉孔。本发明提供的铺粉打印中零件出粉孔修复方法用于3D铺粉打印中零件出粉孔的修复工作。

Description

一种铺粉打印中零件出粉孔修复方法

技术领域

本发明涉及铺粉3D打印技术领域，尤其涉及一种铺粉打印中零件出粉孔修复方法。

背景技术

铺粉3D打印中，根据零件设计需求，一些带有内部腔体流道、支撑筋板或减重槽孔等结构的零件在铺粉打印过程中需预留出粉孔，方便零件加工完成后进行清粉操作，而有一些零件在结构设计上需保证内部结构的密闭性。在这种设计需求下，打印后的出粉孔修复成了一大难题，目前出粉孔修复采用的主要手段为氩弧焊，但在修复过程中，对于钛合金、铝合金、高温合金等零件，氩弧焊需要对焊接处背部进行氩气保护，所以在修复过程中至少需保留一个出粉孔用于充氩气，采用气体保护罩亦同理。

现有技术中，在焊接最后一个出粉孔时，在氩气气氛下焊接，会产生气反现象，导致最后一个出粉孔无法焊接或焊机质量不达标；即使理论上在真空室进行焊接就可以解决零件焊接时氧化问题，然而在0.1Pa或1Pa真空度上，氩弧焊接不仅很难起弧，对于操作者来说需要佩戴专用设备、进行专业培训，且操作十分困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铺粉打印中零件出粉孔修复方法，用于解决最后一个出粉孔传统焊接中产生气反现象而导致无法焊接或者焊接质量不达标的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铺粉打印中零件出粉孔修复方法，包括：

铺粉打印样件及堵片，所述样件上开设有出粉孔，所述出粉孔与堵片的形状尺寸相吻合；

在真空环境下对样件及堵片进行激光焊接，使所述堵片封堵于所述出粉孔。

与现有技术相比，本发明提供的出粉孔修复方法在真空环境下对出粉孔进行激光焊接，相较于现有的在氩气气氛下焊接，在焊接最后一个出粉孔时不会出现气反现象，从而能够完成最后一个出粉孔的焊接工作，且在真空环境下激光焊接能够减少焊缝表面氧化，焊缝未出现裂纹，夹杂等缺陷，焊缝内部气孔较小，缺陷未呈现线性。焊接后的零件变形小，性能佳，提高了焊接质量。

可选地，在上述修复方法中，在所述铺粉打印样件及堵片之后，且在所述在真空环境下对样件及堵片进行激光焊接之前，还包括对所述样件及所述堵片进行去应力退火处理，具体为：对所述样件及所述堵片进行真空热处理，在 620℃±10℃温度下，保温两小时，再充2bar氩气，冷却至80℃后出炉空冷。如此设置，可降低样件及堵片的焊接应力，有利于避免产生焊接裂纹。

可选地，在上述修复方法中，在所述铺粉打印样件及堵片之后，且在所述在真空环境下对样件及堵片进行激光焊接之前，还包括对所述样件进行去支撑及清理。如此设置，可去除样件上的支撑及氧化皮部分，清除样件内部残留粉末。

可选地，在上述修复方法中，在所述铺粉打印样件及堵片之后，且在所述在真空环境下对样件及堵片进行激光焊接之前，还包括对所述出粉孔和所述堵片进行机械加工，使所述出粉孔及堵片的表面粗糙度小于或等于3.2，形位公差小于或等于0.1。如此设置，可检查样件尺寸是否合格。

可选地，在上述修复方法中，所述在真空环境下对样件及堵片进行激光焊接之后，所述打磨去除焊缝表面的飞溅、焊瘤，使打磨处与零件表面粗糙度需小于或等于3.2。如此设置，使打磨处与零件表面圆滑过渡。

可选地，在上述修复方法中，所述在真空环境下对样件及堵片进行激光焊接之后，需对焊接部位进行荧光检测，再对样件进行X射线检测，如此设置，确保焊接表面无裂纹产生，记录焊接部位缺陷情况。

可选地，在上述修复方法中，所述在真空环境下对样件及堵片进行激光焊接之后，对所述样件及所述堵片进行去应力退火处理，具体为：对所述样件及所述堵片进行真空热处理。在620℃±10℃温度下，保温两小时，再充2bar氩气，冷却至80℃后出炉空冷。如此设置，是为了消除样件的焊接应力，改善焊缝组织和综合性能。

可选地，在上述修复方法中，所述在真空环境下对样件及堵片进行激光焊接，使所述堵片封堵于所述出粉孔，包括：

将所述堵片装配于所述出粉孔处；

将装配好的所述样件置于真空室内，进行激光定位点焊，检验整体尺寸和型面合格后关闭所述真空室进行抽真空，所述真空室的真空度小于1Pa；

激光光束法向焊接，测量焦距及离焦量，引导激光光束对准焊缝中心，进行激光焊接。

如此设置，保证样件不会出现气反现象，从而使零件形位公差小于或等于 0.1，焊缝表面少见氧化，焊缝未出现裂纹，夹杂等缺陷，焊缝内部气孔较小，缺陷未呈现线性。焊接后的零件变形小，性能佳。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的一种铺粉打印中零件出粉孔修复方法的流程示意图；

图2为本发明提供的另一种铺粉打印中零件出粉孔修复方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

铺粉3D打印中，根据零件设计需求，一些带有内部腔体流道、支撑筋板或减重槽孔等结构的零件在铺粉打印过程中需预留出粉孔，方便零件加工完成后进行清粉操作，而有一些零件在结构设计上需保证内部结构的密闭性。在这种设计需求下，打印后的出粉孔修复成了一大难题，目前出粉孔修复采用的主要手段为氩弧焊，但在修复过程中，对于钛合金、铝合金、高温合金等零件，氩弧焊需要对焊接处背部进行氩气保护，所以在修复过程中至少需保留一个出粉孔用于充氩气，采用气体保护罩亦同理。

现有技术中，在焊接最后一个出粉孔时，在氩气气氛下焊接，会产生气反现象，导致最后一个出粉孔无法焊接或焊机质量不达标；即使理论上在真空室进行焊接就可以解决零件焊接时氧化问题，然而在0.1Pa或1Pa真空度上，氩弧焊接不仅很难起弧，对于操作者来说需要佩戴专用设备、进行专业培训，且操作十分困难。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种铺粉打印中零件出粉孔修复方法，包括以下步骤：

步骤S100，对带有出粉孔结构的样件进行打印成形，同时打印出用于封堵出粉孔的堵片。

步骤S200，在真空环境下对样件及堵片进行激光焊接，使堵片封堵于出粉孔。

具体实施时：使用铺粉机器打印样件及对应堵片，在样件上设有出粉孔，出粉孔的形状和堵片的形状相吻合；然后将堵片装配在样件出粉孔处，保证对接间隙不大于0.1mm，且装配后的堵片不会掉落进入样件内部，焊前使用丙酮溶液擦拭试片并自然干燥，将零件置于真空室工作台，在真空环境下进行将样件和堵片激光组焊，完成出粉孔的封堵。

通过上述具体实施过程可知，与现有技术相比，在真空环境下进行激光焊接与现有技术中的在氩气气氛中焊接相比，保证了样件不会出现气反现象，且在真空环境下最大程度避免零件与空气接触，防止零件焊接氧化，焊缝未出现裂纹，夹杂等缺陷，焊缝内部气孔较小，缺陷未呈现线性。焊接后的零件变形小，性能佳；且激光焊接相较氩弧焊来说，激光热输入较小，熔池宽度较小、焊接收缩量小、变形量少。

进一步地，在本实施例中，在铺粉打印样件及堵片之后，且在真空环境下对样件及堵片进行激光焊接之前，还包括步骤S101，对样件及堵片进行去应力退火处理。采用此种方式可降低样件及堵片的焊接应力，有利于避免产生焊接裂纹。

作为优化，去应力退火处理为对样件及堵片进行真空热处理。具体实施时：在620℃±10℃温度下，保温两小时，再充2bar氩气，冷却至80℃后出炉空冷，打印升温曲线，记录留档。

进一步地，在本实施例中，在对样件及堵片进行去应力退火处理后，还包括步骤S102，对样件进行去支撑及清理。

具体实施时：线切割去除样件上的支撑，清除内部残留粉末，再去除样件表面氧化皮部分。采用此种方式可确保样件内部无残渣，样件表面不会对激光焊接产生影响。

进一步地，在本实施例中，在对样件进行去支撑及清理后，还包括步骤S103，采用机械加工的方式加工样件出粉孔位置及堵片，以满足激光焊接的要求，并记录数据。

具体实施时：可用车削、铣削、磨削、钻削、研磨的方式使出粉孔及堵片的表面粗糙度小于或等于3.2，形位公差小于或等于0.1。有利于激光焊接，提高焊接质量。

进一步地，在本实施例中，在真空环境下对样件及堵片进行激光焊接之后，还包括步骤S300，打磨去除焊缝表面的飞溅、焊瘤。

具体实施时：可以采用砂轮机进行打磨，用粗砂轮片将表面飞溅、焊瘤打磨，再用百叶片进行细打磨，使打磨处与零件表面粗糙度需小于或等于3.2。采用此种方式使打磨处与零件表面圆滑过渡。

进一步地，在本实施例中，在上述打磨去除焊缝表面的飞溅、焊瘤之后，还包括步骤S400，按照HB/Z61对焊接部位进行荧光检测，开具报告，记录检测结果。

具体实施时：将溶有荧光染料的渗透剂渗入样件的焊接部位，清洗后涂上吸附剂，使缺陷内的荧光油液渗出表面，在紫外线灯照射下显现黄绿色荧光斑点或条纹。采用此种方式，用以确认焊缝表面无裂纹产生。

进一步地，在本实施例中，在上述对焊接部位进行荧光检测后，还包括步骤S500，按照HB/Z60对焊接部位进行X射线检测，射线出具检测报告，底片进行留存。

具体实施时：X射线透过样件的焊接部位，如果有缺陷，则通过缺陷处的X 射线衰减程度较小，因此在焊接部位背面的底片上感光较强，将底片冲洗后，会在缺陷部位显示出黑色斑点或条纹。采用此种方式，可以记录样件焊接部位裂纹、夹杂、气控等缺陷情况。

进一步地，在本实施例中，在上述对样件焊接部位进行X射线检测之后，还包括步骤S600，对样件进行去应力退火处理。采用此种方式是为了消除样件的焊接应力，改善焊缝组织和综合性能。

作为优化，去应力退火处理为对样件进行真空热处理。具体实施时：在620℃±10℃温度下，保温两小时，再充2bar氩气，冷却至80℃后出炉空冷，打印升温曲线，记录留档。

本实施例中，步骤S200中的真空环境下对样件和堵片进行激光焊接，使堵片封堵于出粉孔，具体包括以下步骤：

步骤S201，将堵片装配于出粉孔处；

步骤S202，将装配好的样件置于真空室的工作台，先进行激光定位点焊，检验整体尺寸和型面，合格后关闭真空室的舱门进行抽真空操作，要求真空度小于1Pa；

步骤S203，激光焊枪找正，以保证激光光束法向焊接；示教编程，测量焦距及离焦量；试运行程序，引导激光光束对准焊缝中心，再进行激光焊接，并记录焊接参数。

可以看出，真空环境下进行激光焊接，可以最大程度避免零件与空气接触，防止零件焊接氧化；且激光焊接可进行全自动或半自动操作，工人操作时无需进入真空室，操作简单，加工速度快，可设置好程序，进行批量焊接。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种铺粉打印中零件出粉孔修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

铺粉打印样件及堵片，所述样件上开设有出粉孔，所述出粉孔与堵片的形状尺寸相吻合；

在真空环境下对所述样件及所述堵片进行激光焊接，使所述堵片封堵于所述出粉孔。

2.根据权利要求1所述的铺粉打印中零件出粉孔修复方法，其特征在于，在所述铺粉打印样件及堵片之后，且在所述在真空环境下对样件及堵片进行激光焊接之前，还包括步骤：

对所述样件及所述堵片进行去应力退火处理；

对所述样件进行去支撑及清理；

对所述出粉孔和所述堵片进行机械加工，使所述出粉孔和所述堵片的表面粗糙度满足焊接要求。

3.根据权利要求2所述的铺粉打印中零件出粉孔修复方法，其特征在于，所述对样件及所述堵片进行去应力退火处理，具体为：对所述样件及所述堵片进行真空热处理，在620℃±10℃温度下，保温两小时，再充2bar氩气冷却至80℃后出炉空冷。

4.根据权利要求2所述的铺粉打印中零件出粉孔修复方法，其特征在于，所述对出粉孔及堵片进行机械加工，使所述出粉孔及所述堵片的表面粗糙度小于或等于3.2。

5.根据权利要求2所述的铺粉打印中零件出粉孔修复方法，其特征在于，所述对出粉孔及堵片进行机械加工，使所述出粉孔及所述堵片的形位公差小于或等于0.1。

6.根据权利要求1所述的铺粉打印中零件出粉孔修复方法，其特征在于，在所述在真空环境下对样件及堵片进行进行激光焊接之后，还包括步骤：

打磨去除焊缝表面的飞溅、焊瘤；

对所述样件进行X射线检测；

对所述样件进行去应力退火处理。

7.根据权利要求6所述的铺粉打印中零件出粉孔修复方法，其特征在于，所述打磨去除焊缝表面的飞溅、焊瘤，使打磨处与零件表面粗糙度需小于或等于3.2。

8.根据权利要求6所述的铺粉打印中零件出粉孔修复方法，其特征在于，在所述打磨去除焊缝表面的飞溅、焊瘤之后，且在所述对样件进行X射线检测之前，还包括步骤：对焊接部位进行荧光检测。

9.根据权利要求6所述的铺粉打印中零件出粉孔修复方法，其特征在于，所述对样件及所述堵片进行去应力退火处理，具体为：对所述样件及所述堵片进行真空热处理，在620℃±10℃温度下，保温两小时，再充2bar氩气(不开风机)冷却至80℃后出炉空冷。

10.根据权利要求1所述的铺粉打印中零件出粉孔修复方法，其特征在于，所述在真空环境下对样件及堵片进行激光焊接，使所述堵片封堵于所述出粉孔，包括：

将所述堵片装配于所述出粉孔处；

将装配好的所述样件置于真空室内，进行激光定位点焊，检验整体尺寸和型面合格后关闭所述真空室进行抽真空，所述真空室的真空度小于1Pa；

激光光束法向焊接，测量焦距及离焦量，引导激光光束对准焊缝中心，进行激光焊接。

Images