本發(fā)明屬于激光選區(qū)熔化成形技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鈦合金非對稱防護(hù)罩的激光選區(qū)熔化成形方法。

背景技術(shù)：

激光選區(qū)熔化成形(Selective Laser Melting，簡稱SLM)技術(shù)屬于激光增材制造領(lǐng)域，采用高能激光熔化處于松散狀態(tài)的粉末薄層，通過逐層鋪粉、逐層熔凝堆積的方式，成形出高致密度的三維零件。

鈦合金非對稱防護(hù)罩一般作為航空航天飛行器中元器件的保護(hù)裝置，呈半開敞薄壁柔性結(jié)構(gòu)，壁厚一般為1～2mm。由于產(chǎn)品整體剛度較差，在SLM成形過程中，構(gòu)件經(jīng)歷高頻次復(fù)雜熱循環(huán)，產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力，容易發(fā)生翹曲變形，控制不當(dāng)甚至?xí)a(chǎn)生裂紋、坍塌等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種鈦合金非對稱防護(hù)罩的激光選區(qū)熔化成形方法，其能夠保證激光選區(qū)熔化成形鈦合金非對稱防護(hù)罩的精度及質(zhì)量。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種鈦合金非對稱防護(hù)罩的激光選區(qū)熔化成形方法，所述的鈦合金非對稱防護(hù)罩呈半敞開薄壁柔性結(jié)構(gòu)，壁厚為1～2mm，該方法包括如下步驟：

(a)外加拘束結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

通過三維實(shí)體建模軟件在防護(hù)罩開口部位設(shè)計(jì)外加拘束結(jié)構(gòu)，以保證防護(hù)罩具有足夠的剛度，外加拘束結(jié)構(gòu)壁厚0.8～1mm；

(b)準(zhǔn)備鈦合金粉末

通過篩粉機(jī)對鈦合金粉末進(jìn)行篩分，保證粉末粒度為-400目；

將篩分后的鈦合金粉末放入烘干箱中，去除粉末中吸附的水分，烘粉溫度設(shè)置為80～100℃，烘粉時(shí)間為2～3h；

將鈦合金粉末填入激光選區(qū)熔化成形裝置的送粉腔；

(c)激光選區(qū)熔化成形防護(hù)罩產(chǎn)品

對激光選區(qū)熔化成形裝置的成型腔預(yù)熱，預(yù)熱溫度至80～120℃；

鈦合金粉末從送粉腔進(jìn)入成型腔，激光選區(qū)熔化成形防護(hù)罩產(chǎn)品，工藝參數(shù)為激光功率為280～320W，掃描速度為800～1200mm/s，掃描間距為0.06～0.08mm，輪廓功率為200～240W，輪廓掃描速度為1200～1500mm/s；

(d)去應(yīng)力退火

從激光選區(qū)熔化成形裝置上取下帶基板的防護(hù)罩成形件；將帶外加拘束結(jié)構(gòu)的防護(hù)罩產(chǎn)品進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，爐冷；

(e)線切割取下產(chǎn)品并去除外加拘束結(jié)構(gòu)

通過線切割將產(chǎn)品從基板上取下，將帶外加拘束結(jié)構(gòu)的防護(hù)罩產(chǎn)品通過線切割去除外加拘束結(jié)構(gòu)，得到防護(hù)罩產(chǎn)品。

如上所述的一種鈦合金非對稱防護(hù)罩的激光選區(qū)熔化成形方法，其步驟(d)所述的去應(yīng)力退火處理的工藝參數(shù)為500～650℃下保溫60～120min。

本發(fā)明的效果在于：采用本發(fā)明的鈦合金非對稱防護(hù)罩的激光選區(qū)熔化成形方法，實(shí)現(xiàn)了鈦合金非對稱防護(hù)罩的SLM成形。本發(fā)明通過外加拘束條件控制薄壁柔性構(gòu)件的應(yīng)力變形：由于產(chǎn)品呈薄壁柔性結(jié)構(gòu)，直接成形容易產(chǎn)生翹曲變形，通過在保護(hù)罩開口部位添加外加拘束結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品整體剛度，保證了成形質(zhì)量。本發(fā)明去應(yīng)力退火處理，采用優(yōu)化的熱處理制度對帶外加拘束結(jié)構(gòu)的成形件進(jìn)行去應(yīng)力處理，消除殘余應(yīng)力后通過線切割去除外加拘束結(jié)構(gòu)，保證產(chǎn)品尺寸精度。對成型腔預(yù)熱減小了成形過程中的溫度梯度及其帶來的應(yīng)力累積，保證產(chǎn)品的成形質(zhì)量及精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的鈦合金非對稱防護(hù)罩正視圖；

圖2為本發(fā)明所述的鈦合金非對稱防護(hù)罩俯視圖；

圖中：1.防護(hù)罩；2.外加拘束結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明所述的一種鈦合金非對稱防護(hù)罩的激 光選區(qū)熔化成形方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

本發(fā)明所述的一種鈦合金非對稱防護(hù)罩的激光選區(qū)熔化成形方法，所述的鈦合金非對稱防護(hù)罩呈半敞開薄壁柔性結(jié)構(gòu)，壁厚為2mm，該方法包括如下步驟：

(a)外加拘束結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

通過三維實(shí)體建模軟件在防護(hù)罩1開口部位設(shè)計(jì)外加拘束結(jié)構(gòu)2，以保證防護(hù)罩1具有足夠的剛度，外加拘束結(jié)構(gòu)壁厚0.9mm；

(b)準(zhǔn)備鈦合金粉末

通過篩粉機(jī)對鈦合金粉末進(jìn)行篩分，保證粉末粒度為-400目；

將篩分后的鈦合金粉末放入烘干箱中，去除粉末中吸附的水分，烘粉溫度設(shè)置為90℃，烘粉時(shí)間為2h；

將鈦合金粉末填入激光選區(qū)熔化成形裝置的送粉腔；

(c)激光選區(qū)熔化成形防護(hù)罩產(chǎn)品

對激光選區(qū)熔化成形裝置的成型腔預(yù)熱，預(yù)熱溫度至100℃；

鈦合金粉末從送粉腔進(jìn)入成型腔，激光選區(qū)熔化成形防護(hù)罩產(chǎn)品，工藝參數(shù)為激光功率為300W，掃描速度為1000mm/s，掃描間距為0.07mm，輪廓功率為220W，輪廓掃描速度為1400mm/s；

(d)去應(yīng)力退火

從激光選區(qū)熔化成形裝置上取下帶基板的防護(hù)罩成形件；將帶外加拘束結(jié)構(gòu)2的防護(hù)罩產(chǎn)品進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，工藝參數(shù)為600℃下保溫90min，爐冷；

(e)線切割取下產(chǎn)品并去除外加拘束結(jié)構(gòu)

通過線切割將產(chǎn)品從基板上取下，將帶外加拘束結(jié)構(gòu)2的防護(hù)罩產(chǎn)品通過線切割去除外加拘束結(jié)構(gòu)2，得到防護(hù)罩產(chǎn)品。

實(shí)施例2

本發(fā)明所述的一種鈦合金非對稱防護(hù)罩的激光選區(qū)熔化成形方法，所述的鈦合金非對稱防護(hù)罩呈半敞開薄壁柔性結(jié)構(gòu)，壁厚為1mm，該方法包括如下步 驟：

(a)外加拘束結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

通過三維實(shí)體建模軟件在防護(hù)罩1開口部位設(shè)計(jì)外加拘束結(jié)構(gòu)2，以保證防護(hù)罩1具有足夠的剛度，外加拘束結(jié)構(gòu)壁厚0.8mm；

(b)準(zhǔn)備鈦合金粉末

通過篩粉機(jī)對鈦合金粉末進(jìn)行篩分，保證粉末粒度為-400目；

將篩分后的鈦合金粉末放入烘干箱中，去除粉末中吸附的水分，烘粉溫度設(shè)置為80℃，烘粉時(shí)間為3h；

將鈦合金粉末填入激光選區(qū)熔化成形裝置的送粉腔；

(c)激光選區(qū)熔化成形防護(hù)罩產(chǎn)品

對激光選區(qū)熔化成形裝置的成型腔預(yù)熱，預(yù)熱溫度至80℃；鈦合金粉末從送粉腔進(jìn)入成型腔，激光選區(qū)熔化成形防護(hù)罩產(chǎn)品，工藝參數(shù)為激光功率為280W，掃描速度為800mm/s，掃描間距為0.06mm，輪廓功率為200W，輪廓掃描速度為1200mm/s；

(d)去應(yīng)力退火

從激光選區(qū)熔化成形裝置上取下帶基板的防護(hù)罩成形件；將帶外加拘束結(jié)構(gòu)2的防護(hù)罩產(chǎn)品進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，工藝參數(shù)為500℃下保溫120min，爐冷；

(e)線切割取下產(chǎn)品并去除外加拘束結(jié)構(gòu)

通過線切割將產(chǎn)品從基板上取下，將帶外加拘束結(jié)構(gòu)2的防護(hù)罩產(chǎn)品通過線切割去除外加拘束結(jié)構(gòu)2，得到防護(hù)罩產(chǎn)品。

實(shí)施例3

本發(fā)明所述的一種鈦合金非對稱防護(hù)罩的激光選區(qū)熔化成形方法，所述的鈦合金非對稱防護(hù)罩呈半敞開薄壁柔性結(jié)構(gòu)，壁厚為2mm，該方法包括如下步驟：

(a)外加拘束結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

通過三維實(shí)體建模軟件在防護(hù)罩1開口部位設(shè)計(jì)外加拘束結(jié)構(gòu)2，以保證防 護(hù)罩1具有足夠的剛度，外加拘束結(jié)構(gòu)壁厚1mm；

(b)準(zhǔn)備鈦合金粉末

通過篩粉機(jī)對鈦合金粉末進(jìn)行篩分，保證粉末粒度為-400目；

將篩分后的鈦合金粉末放入烘干箱中，去除粉末中吸附的水分，烘粉溫度設(shè)置為100℃，烘粉時(shí)間為2h；

將鈦合金粉末填入激光選區(qū)熔化成形裝置的送粉腔；

(c)激光選區(qū)熔化成形防護(hù)罩產(chǎn)品

對激光選區(qū)熔化成形裝置的成型腔預(yù)熱，預(yù)熱溫度至120℃；

鈦合金粉末從送粉腔進(jìn)入成型腔，激光選區(qū)熔化成形防護(hù)罩產(chǎn)品，工藝參數(shù)為激光功率為320W，掃描速度為1200mm/s，掃描間距為0.08mm，輪廓功率為240W，輪廓掃描速度為1500mm/s；

(d)去應(yīng)力退火

從激光選區(qū)熔化成形裝置上取下帶基板的防護(hù)罩成形件；將帶外加拘束結(jié)構(gòu)2的防護(hù)罩產(chǎn)品進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，工藝參數(shù)為650℃下保溫60min，爐冷；

(e)線切割取下產(chǎn)品并去除外加拘束結(jié)構(gòu)

通過線切割將產(chǎn)品從基板上取下，將帶外加拘束結(jié)構(gòu)2的防護(hù)罩產(chǎn)品通過線切割去除外加拘束結(jié)構(gòu)2，得到防護(hù)罩產(chǎn)品。