CN118046005A - 一种基于ebsm的钼材料的成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于EBSM的钼材料的成型方法，该成型方法包括在成型底板上铺设由钼材料组成的粉层；熔融粉层以在所述成型底板上逐渐形成隔热实体，所述隔热实体具有空隙；熔融粉层以在所述隔热实体上逐渐形成零件实体；将所述隔热实体从所述零件实体上除去。采用该成型方法能够减少零件实体和成型底板的接触面，使零件成型过程中的熔化能量尽可能的保留在零件中，降低热量流失，避免零件实体出现开裂现象。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种基于EBSM的钼材料的成型方法。
背景技术
增材制造具有制造高度复杂几何形状的能力。在金属电子束粉末床熔融技术领域，Electron beam selective melting(EBSM，电子束选区熔化)是较为常见的成型方法，电子束具有能量利用率高、高温环境、成形效率高、成形过程真空洁净和成形应力低等特点，针对难熔难焊合金、脆性材料及特殊结构件的加工成形有非常显著的优势，目前该技术已经广泛应用于钛合金、高温难熔难焊合金、钨合金、钛铝金属间化合物和镍基高温合金等金属材料成形。
钼是一种脆性高温难熔金属，原子序数42，是VIB族金属。钼的密度为10.2g/cm³，熔点为2622℃，沸点为5560℃。钼是一种银白色的金属，具有高硬度、高强度、高导热率、高电导率和较低的热膨胀系数等特性，常温下不与空气发生氧化反应。钼属于高熔点金属一族（也称为难熔金属）。难熔金属具有高熔点、低蒸汽压、高弹性模量和良好的高温稳定性。此类金属还具有低热膨胀系数和较高密度等典型特征。该材料的传统制备工艺为粉末冶金，但是粉末冶金难以制作复杂零件，且杂质含量多致密度差。通常钼材料产品以板状或是棒状的毛坯状态，辅以机械加工，完成复杂零件的制作，消耗量大，加工困难，导致成品的成本高及质量差等诸多不足。
增材制造技术可以稳定实现对钼材料（钼原子比例≥50%的合金材料）的样品制造，现有的增材制造技术中的激光选区熔化就可以制备钼合金材料。但是激光选区熔化制备的钼材料受到材料本身特性的影响，熔点高、导热率高的特性，不仅无法避免出现开裂问题，且打印较大较复杂产品的能力较差。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于EBSM的钼材料的成型方法，采用该成型方法能够避免零件实体和成型底板直接接触，使零件成型过程中的熔化能量尽可能的保留在零件中，降低热量流失，避免零件实体出现开裂现象。
为实现上述技术效果，本发明的技术方案如下：
本发明公开了一种基于EBSM的钼材料的成型方法，包括：在成型底板上铺设由钼材料组成的粉层；熔融粉层以在所述成型底板上逐渐形成隔热实体，所述隔热实体具有空隙；熔融粉层以在所述隔热实体上逐渐形成零件实体；将所述隔热实体从所述零件实体上除去。
在一些实施例中，所述隔热实体包括沿所述成型底板的长度方向或者宽度方向间隔设置的多个第一平板结构，所述空隙包括相邻两个所述第一平板结构限定出的第一凹槽。
在一些具体的实施例中，每个所述第一平板结构的厚度为1mm-3mm。
在一些实施例中，所述隔热实体包括沿所述成型底板的长度方向间隔设置的多个第一板和沿所述成型底板的宽度方向间隔设置的第二板，所述空隙包括由所述第一板和所述第二板合围形成竖孔、由相邻两个第一板限定出的第二凹槽以及由相邻两个第二板限定出的第三凹槽。
在一些具体的实施例中，每个所述第一板的厚度为1mm-3mm；和/或：每个所述第二板的厚度为1mm-3mm。
在一些实施例中，所述隔热实体包括多个柱状结构，多个所述柱状结构呈多行多列排布。
在一些具体的实施例中，所述柱状结构的横截面为圆形，且所述柱状结构的直径为0.5mm-1.5mm。
在一些实施例中，所述隔热实体包括由内向外间隔设置的多个轮廓结构，每个所述轮廓结构包括多个沿所述零件实体的轮廓依次排布的第二平板结构，所述空隙包括形成在相邻两个所述轮廓结构之间的腔体。
在一些实施例中，每个所述第二平板结构的厚度为1mm-3mm。
在一些具体的实施例中，所述隔热实体与所述零件实体的外轮廓相同，且所述隔热实体上具有多个所述空隙。
本发明的基于EBSM的钼材料的成型方法的有益效果：工艺进行过程中，隔热实体在成型底板成型，且用于承接零件实体，避免零件实体的底面和成型底板接触，使粉末熔化和环境加热的温度尽可能地留存在零件实体本身，保证其处于稳定高温状态，隔热实体也可以起到控制零件实体变形起翘趋势的作用，避免高温环境导致的零件实体起翘，从而避免因钼材料的高热导率导致失温，出现零件实体脆性开裂的现象发生。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例的基于EBSM的钼材料的成型方法流程图；
图2是本发明实施例的基于EBSM的钼材料的成型方法的成型结构图；
图3是本发明实施例的第一种隔热实体的结构示意图；
图4是本发明实施例的第二种隔热实体的结构示意图；
图5是本发明实施例的第三种隔热实体的结构示意图；
图6是本发明实施例的第四种隔热实体的结构示意图。
附图标记：
100、隔热实体；110、第一平板结构；120、第一板；130、第二板；140、柱状结构；150、轮廓结构；101、第一凹槽；102、竖孔；103、第二凹槽；104、第三凹槽；105、腔体；
200、零件实体；
300、成型底板；
400、粉层；500、电子束。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
此外，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，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考图1-图6描述本发明实施例的基于EBSM的钼材料的成型方法。
本发明公开了一种基于EBSM的钼材料的成型方法，如图1所示，该成型方法包括：
S1：在成型底板300上铺设由钼材料组成的粉层400；
S2：熔融粉层400以在成型底板300上逐渐形成隔热实体100，隔热实体100具有空隙；
S3：熔融粉层400以在隔热实体100上逐渐形成零件实体200；
S4：将隔热实体100从零件实体200上除去。
首先需要说明的是，在步骤S2中，在形成隔热实体100的过程中，铺设一定厚度的粉层400后采用电子束500进行熔融成型，然后再次铺设一定厚度的分层采用电子束500进行熔融成型，即逐渐成型是指在成型过程中不断地重复铺设粉层400和电子束500熔融以逐渐形成隔热实体100。在实际工艺进行过程中，每次铺设的粉层400的厚度，电子束500的功率可以根据实际需要选择，在此不对该参数进行限定。
同理，在步骤S3中，在形成零件实体200的过程中，铺设一定厚度的粉层400后采用电子束500进行熔融成型，然后再次铺设一定厚度的分层采用电子束500进行熔融成型，即逐渐成型是指在成型过程中不断地重复铺设粉层400和电子束500熔融以逐渐形成零件实体200。在实际工艺进行过程中，每次铺设的粉层400的厚度，电子束500的功率可以根据实际需要选择，在此不对该参数进行限定。
可以理解的是，采用本发明的成型方法，在工艺进行过程中，隔热实体100在成型底板300成型，上承接零件实体200，避免零件实体200的底面和成型底板300接触，使粉末熔化和环境加热的温度尽可能的留存在零件实体200本身，保证其处于稳定高温状态，隔热实体100也可以起到控制零件实体200变形起翘趋势的作用，避免高温环境导致的零件实体200起翘，从而避免因钼材料的高热导率导致失温，出现零件实体200脆性开裂的现象发生。需要补充说明的是，隔热实体100具有空隙，空隙能够降低隔热实体100的用料，提升隔热实体100的成型速率，并且能够方便地将隔热实体100从零件实体200上分割下来。
在一些实施例中，如图3所示，隔热实体100包括沿成型底板300的长度方向或者宽度方向间隔设置的多个第一平板结构110，空隙包括相邻两个第一平板结构110限定出的第一凹槽101。可以理解的是，空隙包括相邻两个第一平板结构110限定出的第一凹槽101，能够降低隔热实体100与零件实体200的接触面积，从而方便地将隔热实体100从零件实体200上分割下来。多个间隔设置的第一平板结构110有利于提升整个隔热实体100的缓散热效果，从而有利于提升零件实体200的成型质量。此外，隔热实体100由多个第一平板结构110构成，简化了隔热实体100的结构，方便了隔热实体100成型，从而有利于提升成型效率。
在一些具体的实施例中，每个第一平板结构110的厚度为1mm-3mm。可以理解的是，第一平板结构110的厚度过小会降低其结构强度，容易发生弯曲变形的现象，从而不利于实现缓散热的功能，而第一平板结构110的厚度过大会导致粉料消耗提升，提升制造成本。在本发明的实施例中，将第一平板结构110的厚度控制在1mm-3mm之间，既有利于保证隔热实体100的结构强度，避免其在成型过程中出现弯曲变形的现象，又能够控制粉料消耗，从而控制制造成本。
具体来说，在本发明的实施例中，第一平板结构110的厚度可以是1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm。当然，第一平板结构110的厚度也可以根据实际需要选择，并不限于上述例举。
在一些实施例中，如图4所示，隔热实体100包括沿成型底板300的长度方向间隔设置的多个第一板120和沿成型底板300的宽度方向间隔设置的第二板130，空隙包括由第一板120和第二板130合围形成竖孔102、由相邻两个第一板120限定出的第二凹槽103以及由相邻两个第二板130限定出的第三凹槽104。可以理解的是，空隙包括竖孔102、第二凹槽103和第三凹槽104，能够降低隔热实体100与零件实体200的接触面积，从而方便地将隔热实体100从零件实体200上分割下来。隔热实体100从多个第一板120和多个第二板130构成，简化了隔热实体100的结构，方便了隔热实体100成型，从而有利于提升成型效率。相比于由多个第一平板结构110构成的隔热实体100，本实施例的隔热实体100具有更高的强度更小的变形量。
在一些具体的实施例中，每个第一板120的厚度为1mm-3mm。可以理解的是，第一板120的厚度过小会降低其结构强度，容易发生弯曲变形的现象，从而不利于零件实体200成型，而第一板120的厚度过大会导致粉料消耗提升，提升制造成本。在本发明的实施例中，将第一板120的厚度控制在1mm-3mm之间，既有利于保证隔热实体100的结构强度，避免其在成型过程中出现弯曲变形的现象，又能够控制粉料消耗，从而控制制造成本。
在本发明的实施例中，第一板120的厚度可以是1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm。当然，第一板120的厚度也可以根据实际需要选择，并不限于上述例举。
在一些具体的实施例中，每个第二板130的厚度为1mm-3mm。可以理解的是，第二板130的厚度过小会降低其结构强度，容易发生弯曲变形的现象，从而不利于零件实体200成型，而第二板130的厚度过大会导致粉料消耗提升，提升制造成本。在本发明的实施例中，将第二板130的厚度控制在1mm-3mm之间，既有利于保证隔热实体100的结构强度，避免其在成型过程中出现弯曲变形的现象，又能够控制粉料消耗，从而控制制造成本。
在本发明的实施例中，第二板130的厚度可以是1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm。当然，第二板130的厚度也可以根据实际需要选择，并不限于上述例举。
在一些实施例中，如图5所示，隔热实体100包括多个柱状结构140，多个柱状结构140呈多行多列排布。可以理解的是，相比于前文所述的隔热实体100结构，由多个柱状结构140构成的隔热实体100虽然强度相对较弱，但是缓散热的功能较好，且成型速度快，用料少，有利于提升成型速率。
在一些具体的实施例中，柱状结构140的横截面为圆形，且柱状结构140的直径为0.5mm-1.5mm。可以理解的是，柱状结构140的直径过小会降低其结构强度，容易发生弯曲变形的现象，从而不利于零件实体200成型，而柱状结构140的直径过大会导致粉料消耗提升，提升制造成本。在本发明的实施例中，将柱状结构140的直径控制在0.5mm-1.5mm之间，既有利于保证隔热实体100的结构强度，避免其在成型过程中出现弯曲变形的现象，又能够控制粉料消耗，从而控制制造成本。
在本发明的实施例中，柱状结构140的直径可以为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm。当然，柱状结构140的直径也可以根据实际需要选择，并不限于上述例举。
此外，在本发明的其他实施例中，柱状结构140的横街面可以是三角形、四边形、椭圆形等规则图形也可以是不规则图形，具体可以根据实际需要进行调整。当然，柱状结构140也可以呈圆周阵列排布或者完全不规则排布，柱状结构140的数量以及排布方式均可以根据实际需要调整。
在一些实施例中，如图6所示，隔热实体100包括由内向外间隔设置的多个轮廓结构150，每个轮廓结构150包括多个沿零件实体200的轮廓依次排布的第二平板结构，空隙包括形成在相邻两个轮廓结构150之间的腔体105。可以理解的是，由多个轮廓结构150构成的隔热实体100的结构强度较好，有利于零件实体200成型，空隙包括成型在相邻两个轮廓之间的腔体105能够确保隔热实体100的缓散热效果。
在一些实施例中，每个第二平板结构的厚度为1mm-3mm。在本发明的实施例中，第二平板结构的厚度可以是1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm。当然，第二平板结构的厚度也可以根据实际需要选择，并不限于上述例举。
在一些实施例中，隔热实体100与零件实体200的外轮廓相同，且隔热实体100上具有多个不规则的空隙。可以理解的是，隔热实体100与零件实体200的外轮廓相同，能够使得隔热实体100的结构强度较好，有利于零件实体200成型，空隙包括成型在相邻两个轮廓之间的腔体105能够确保隔热实体100的缓散热效果。在本实施例中，空隙可以形成在隔热实体100与零件实体200接触的表面，也可以形成在隔热实体100的侧壁上，还可以形成在隔热实体100的内部，还可以同时设在隔热实体100的表面和隔热实体100的内部。此外，空隙可以直接贯穿隔热实体100设置，也可以是形成在隔热实体100表面的凹槽。也就是说，在本发明的实施例中，空隙可以根据实际需要进行设计，只要能够提升隔热实体100的成型速率，并且能够方便地将隔热实体100从零件实体200上分割下来即可。
需要补充说明的是，在工艺进行过程中，隔热实体100可以在前述的五种结构中选任何一种，也可以根据实际需要隔热实体100是前述五种结构中至少两种的组合。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、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。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种基于EBSM的钼材料的成型方法，其特征在于，包括：
在成型底板上铺设由钼材料组成的粉层；
熔融粉层以在所述成型底板上逐渐形成隔热实体，所述隔热实体具有空隙；
熔融粉层以在所述隔热实体上逐渐形成零件实体；
将所述隔热实体从所述零件实体上除去。
2.根据权利要求1所述的基于EBSM的钼材料的成型方法，其特征在于，所述隔热实体包括沿所述成型底板的长度方向或者宽度方向间隔设置的多个第一平板结构，所述空隙包括相邻两个所述第一平板结构限定出的第一凹槽。
3.根据权利要求2所述的基于EBSM的钼材料的成型方法，其特征在于，每个所述第一平板结构的厚度为1mm-3mm。
4.根据权利要求1所述的基于EBSM的钼材料的成型方法，其特征在于，所述隔热实体包括沿所述成型底板的长度方向间隔设置的多个第一板和沿所述成型底板的宽度方向间隔设置的第二板，所述空隙包括由所述第一板和所述第二板合围形成竖孔、由相邻两个所述第一板限定出的第二凹槽以及由相邻两个所述第二板限定出的第三凹槽。
5.根据权利要求4所述的基于EBSM的钼材料的成型方法，其特征在于，每个所述第一板的厚度为1mm-3mm；和/或：
每个所述第二板的厚度为1mm-3mm。
6.根据权利要求1所述的基于EBSM的钼材料的成型方法，其特征在于，所述隔热实体包括多个柱状结构，多个所述柱状结构呈多行多列排布。
7.根据权利要求6所述的基于EBSM的钼材料的成型方法，其特征在于，所述柱状结构的横截面为圆形，且所述柱状结构的直径为0.5mm-1.5mm。
8.根据权利要求1所述的基于EBSM的钼材料的成型方法，其特征在于，所述隔热实体包括由内向外间隔设置的多个轮廓结构，每个所述轮廓结构包括多个沿所述零件实体的轮廓依次排布的第二平板结构，所述空隙包括形成在相邻两个所述轮廓结构之间的腔体。
9.根据权利要求8所述的基于EBSM的钼材料的成型方法，其特征在于，每个所述第二平板结构的厚度为1mm-3mm。
10.根据权利要求9所述的基于EBSM的钼材料的成型方法，其特征在于，所述隔热实体与所述零件实体的外轮廓相同，且所述隔热实体上具有多个的所述空隙。
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