一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說涉及一種消除鎳基合金選擇性激光熔化裂紋方法。
【背景技術(shù)】
:
[0002]常規(guī)的加工方法如切削技術(shù)均是采用減少材料來獲得零件結(jié)構(gòu)和尺寸的方法，材料的利用率一般都在30%以下。近年來發(fā)展的3D打印技術(shù)，該方法的材料利用率最高可達(dá)90%，而且沒有刀具的磨損消耗，是未來綠色制造的主要發(fā)展技術(shù)之一。目前應(yīng)用最為廣泛的3D打印技術(shù)主要有選擇性激光熔化法(SLM)。采用選擇性激光熔化法加工鎳基合金零件的過程中，生的零件材料微觀結(jié)構(gòu)中經(jīng)常出現(xiàn)微裂紋，裂紋的存在和發(fā)展會(huì)嚴(yán)重影響零件的強(qiáng)度、硬度和韌性。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法，它通過材料成分中加入能進(jìn)行晶須增韌的SiC粉末，提高成品的韌性，通過3D金屬打印機(jī)的預(yù)熱，然后進(jìn)行三次加熱保溫可以有效的抑制選擇性激光熔化過程中裂紋的產(chǎn)生，有效地提高零件的強(qiáng)度和韌性。
[0004]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的方案是:
[0005]—種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法，包括以下步驟:
[0006](1)、鎳基合金粉末進(jìn)行混合形成所需3D打印用粉末；
[0007](2)、對(duì)3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，掃描速度設(shè)定為800mm/s至1000mm/s，進(jìn)行預(yù)熱；
[0008](3)、步驟(I)中混合好的粉末經(jīng)過鋪平輥壓裝置按厚度為30μπι至40μπι逐層送粉，輥壓壓力設(shè)定為20MPa至30MPa ；
[0009](4)、將3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，掃描速度設(shè)定為400mm/s至500mm/s，進(jìn)行選擇性激光熔化，逐層燒結(jié)材料，生成零件成品；
[0010](5)、選擇性激光熔化過程完結(jié)后，吹走多余粉末，移除零件導(dǎo)熱支撐架；
[0011](6)、將步驟(5)中的零件成品進(jìn)行三次加熱保溫制成最終成品。
[0012]所述步驟(I)中的鎳基合金粉末顆粒的尺寸范圍在15-40μηι。
[0013]所述步驟(I)中的鎳基合金的組分構(gòu)成:(界1:%)成分為:0:14;Fe:26;Mo:2.8;Nd:4.8;1^:0.6;￥:0.2;厶1:0.2;(::0.02;31(::3;其余為附；加入的31(:純度為99%，顆粒尺寸小于 5ym0
[0014]所述步驟(6)中的三次加熱保溫過程為:第一次，把零件放入加熱爐加熱至1180°C至1200°C，保溫2至3小時(shí)，隨爐冷卻至室溫;第二次為將第一次加熱保溫后的產(chǎn)品繼續(xù)加熱至|J980°C至1100°C，保溫2至3小時(shí)，然后隨爐冷卻至室溫;第三次為將第二次加熱保溫后的產(chǎn)品繼續(xù)加熱到780°C至900°C，保溫8至10小時(shí)，空氣冷卻至室溫。
[0015]所述步驟(2)中3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，掃描速度設(shè)定為800mm/s，進(jìn)行預(yù)熱。
[0016]所述步驟(3)中將步驟(I)中混合好的粉末經(jīng)過鋪平輥壓裝置按厚度為30μπι逐層送粉，輥壓壓力設(shè)定為20MPa。
[0017]所述步驟(4)中將3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，掃描速度設(shè)定為400mm/s。
[0018]所述三次加熱保溫過程中，第一次是把零件放入加熱爐加熱至1180°C，保溫2小時(shí)，隨爐冷卻至室溫;第二次為將第一次加熱保溫后的產(chǎn)品繼續(xù)加熱到980°C，保溫2小時(shí)，然后隨爐冷卻至室溫;第三次為將第二次加熱保溫后的產(chǎn)品繼續(xù)加熱到780°C，保溫8小時(shí)，空氣冷卻至室溫。
[0019]本發(fā)明的突出效果是:
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，它通過材料成分中加入能進(jìn)行晶須增韌的SiC粉末，提高成品的韌性，通過3D金屬打印機(jī)的預(yù)熱，然后進(jìn)行三次加熱保溫可以有效的抑制選擇性激光熔化過程中裂紋的產(chǎn)生，有效地提高零件的強(qiáng)度和韌性。
【具體實(shí)施方式】
:
[0021 ]實(shí)施例1，一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法，包括以下步驟:
[0022](1)、鎳基合金粉末進(jìn)行混合形成所需3D打印用粉末；
[0023](2)、對(duì)3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，掃描速度設(shè)定為1000mm/s，進(jìn)行預(yù)熱；
[0024](3)、步驟(I)中混合好的粉末經(jīng)過鋪平輥壓裝置按厚度為40μπι逐層送粉，輥壓壓力設(shè)定為30MPa;
[0025](4)、將3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，掃描速度設(shè)定為500mm/s，進(jìn)行選擇性激光熔化，逐層燒結(jié)材料，生成零件成品；
[0026](5)、選擇性激光熔化過程完結(jié)后，吹走多余粉末，移除零件導(dǎo)熱支撐架；
[0027](6)、將步驟(5)中的零件成品進(jìn)行三次加熱保溫制成最終成品。
[0028]所述步驟(I)中的鎳基合金粉末顆粒的尺寸范圍在15-40μ??。
[0029]所述步驟(I)中的鎳基合金的組分構(gòu)成:(wt%)成分為:Cr: 14；Fe:26；Mo:2.8；Nd:4.8;T1:0.6;V:0.2;Al:0.2;C:0.02;SiC:3;其余為Ni;加入的SiC純度為99%，顆粒尺寸小于 5ym0
[0030]所述步驟(6)中的三次加熱保溫過程為:第一次，把零件放入加熱爐加熱至1200°C，保溫3小時(shí)，隨爐冷卻至室溫;第二次為將第一次加熱保溫后的產(chǎn)品繼續(xù)加熱到1100°C，保溫3小時(shí)，然后隨爐冷卻至室溫;第三次為將第二次加熱保溫后的產(chǎn)品繼續(xù)加熱到900°C，保溫10小時(shí)，空氣冷卻至室溫。
[0031 ]實(shí)施例2:—種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法，包括以下步驟:
[0032](1)、鎳基合金粉末進(jìn)行混合形成所需3D打印用粉末；
[0033](2)、對(duì)3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，掃描速度設(shè)定為800mm/s，進(jìn)行預(yù)熱；
[0034](3)、步驟(I)中混合好的粉末經(jīng)過鋪平輥壓裝置按厚度為30μπι逐層送粉，輥壓壓力設(shè)定為20MPa;
[0035](4)、將3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，掃描速度設(shè)定為400mm/s，進(jìn)行選擇性激光熔化，逐層燒結(jié)材料，生成零件成品；
[0036](5)、選擇性激光熔化過程完結(jié)后，吹走多余粉末，移除零件導(dǎo)熱支撐架；
[0037](6)、將步驟(5)中的零件成品進(jìn)行三次加熱保溫制成最終成品。
[0038]所述步驟(6)中的三次加熱保溫過程為:第一次，把零件放入加熱爐加熱至1180°C，保溫2小時(shí)，隨爐冷卻至室溫;第二次為將第一次加熱保溫后的產(chǎn)品繼續(xù)加熱到980°C，保溫2小時(shí)，然后隨爐冷卻至室溫;第三次為將第二次加熱保溫后的產(chǎn)品繼續(xù)加熱到780°C，保溫8小時(shí)，空氣冷卻至室溫。
[0039]其余同實(shí)施例1。
[0040]以上實(shí)施例中，經(jīng)過實(shí)施后以實(shí)施例2為優(yōu)選。
[0041 ]本原理是通過對(duì)3D打印機(jī)進(jìn)行預(yù)熱，從而保證后續(xù)進(jìn)行3D打印時(shí)熔化和和燒結(jié)時(shí)更加均勻，防止產(chǎn)生裂紋，同時(shí)，在將完成的產(chǎn)品進(jìn)行三次加熱保溫(即三次加熱強(qiáng)效均勻化)，使得產(chǎn)品的外表和內(nèi)部受熱均勻，從而將一些具有裂紋處進(jìn)行融合，從而消除裂紋的產(chǎn)生，其效果高，大大提高成品率和產(chǎn)品的強(qiáng)度。而且它通過材料成分中加入能進(jìn)行晶須增韌的SiC粉末，提高成品的韌性，
[0042]最后，以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法，包括以下步驟: (1)、鎳基合金粉末進(jìn)行混合形成所需3D打印用粉末； (2)、對(duì)3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，掃描速度設(shè)定為800mm/s至lOOOmm/s，進(jìn)行預(yù)執(zhí).JtW ， (3)、步驟(I)中混合好的粉末經(jīng)過鋪平輥壓裝置按厚度為30μπι至40μπι逐層送粉，輥壓壓力設(shè)定為20MPa至30MPa ； (4)、將3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，掃描速度設(shè)定為400mm/s至500mm/s，進(jìn)行選擇性激光熔化，逐層燒結(jié)材料，生成零件成品； (5)、選擇性激光熔化過程完結(jié)后，吹走多余粉末，移除零件導(dǎo)熱支撐架； (6)、將步驟(5)中的零件成品進(jìn)行三次加熱保溫制成最終成品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法，其特征在于:所述步驟(I)中的鎳基合金粉末顆粒的尺寸范圍在15-40μηι。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法，其特征在于:所述步驟(I)中的鎳基合金的組分構(gòu)成:(wt% )成分為:Cr: 14；Fe:26；Mo:2.8；Nd:4.8；T1:0.6;￥:0.241:0.2;(::0.02;3丨(::3;其余為附；加入的3丨(:純度為99%，顆粒尺寸小于54111。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法，其特征在于:所述步驟(6)中的三次加熱保溫過程為:第一次，把零件放入加熱爐加熱至1180°C至1200°C，保溫2至3小時(shí)，隨爐冷卻至室溫;第二次為將第一次加熱保溫后的產(chǎn)品繼續(xù)加熱到980°〇至11001，保溫2至3小時(shí)，然后隨爐冷卻至室溫;第三次為將第二次加熱保溫后的產(chǎn)品繼續(xù)加熱到780°C至900°C，保溫8至10小時(shí)，空氣冷卻至室溫。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法，其特征在于:所述步驟(2)中3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，掃描速度設(shè)定為800mm/s，進(jìn)行預(yù)熱。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法，其特征在于:所述步驟(3)中將步驟(I)中混合好的粉末經(jīng)過鋪平輥壓裝置按厚度為30μπι逐層送粉，輥壓壓力設(shè)定為20MPa。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法，其特征在于:所述步驟(4)中將3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，掃描速度設(shè)定為400mm/s。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法，其特征在于:所述三次加熱保溫過程中，第一次是把零件放入加熱爐加熱至1180°C，保溫2小時(shí)，隨爐冷卻至室溫;第二次為將第一次加熱保溫后的產(chǎn)品繼續(xù)加熱到980°C，保溫2小時(shí)，然后隨爐冷卻至室溫;第三次為將第二次加熱保溫后的產(chǎn)品繼續(xù)加熱到780°C，保溫8小時(shí)，空氣冷卻至室溫。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法，包括以下步驟：鎳基合金粉末進(jìn)行混合形成所需3D打印用粉末；對(duì)3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，進(jìn)行預(yù)熱；混合好的粉末經(jīng)過鋪平輥壓裝置按厚度為30μm至40μm逐層送粉，輥壓壓力設(shè)定為20MPa至30MPa；將3D打印機(jī)的激光功率選擇200W，掃描速度設(shè)定為400mm/s至500mm/s，進(jìn)行選擇性激光熔化，逐層燒結(jié)材料，生成零件成品；將零件成品進(jìn)行三次加熱保溫制成最終成品。它通過材料成分中加入能進(jìn)行晶須增韌的SiC粉末，提高成品的韌性,通過3D金屬打印機(jī)的預(yù)熱，然后進(jìn)行三次加熱保溫可以有效的抑制選擇性激光熔化過程中裂紋的產(chǎn)生。
【IPC分類】B22F3/105, C22C19/05, C22C32/00, B33Y70/00, B22F3/24, B33Y10/00
【公開號(hào)】CN105537587
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510967740
【發(fā)明人】吳繼華, 張新華, 閆慶軍, 何紹木, 閆書恒
【申請(qǐng)人】紹興文理學(xué)院
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月18日