一种基于金属熔化的增材制造工艺的制作方法

1.本发明涉及，尤其涉及一种基于金属熔化的增材制造工艺。


背景技术：

2.材料的化学成分和组织性能与制造技术决定着材料的应用性能，而金属增材制造技术对原材料的要求高，必选是特定的化学成分和形状结构，这就很大的限制了金属材料在增材制造领域的应用。
3.现有技术原材料应用领域窄，部分材料由于本身物理性能的限制无法生产特殊要求的丝材或者粉末，进而无法进行增材制造；部分材料在拉成丝或者制成粉末的过程中，材料的化学成分及组织性能发生变化，导致增材制造生产的零件性能与设计的差别较大，无法满足实际工业生产的要求，更是无法满足航空航天恶劣环境的应用。因此工业制造迫切需要开发新的技术来解决此类问题。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种基于金属熔化的增材制造工艺，解决了原材料受限的问题，拓宽了金属材料在增材制造领域的应用范围。
5.本发明提供的一种基于金属熔化的增材制造工艺，包括如下步骤：
6.1)将金属原材料按成分配比进行高温熔化，形成熔化液体；
7.2)将熔化液体经管道流转至增材制造喷嘴；
8.3)通过激光对熔化液体进行引流，通过机器人手臂携带喷嘴头部进行成型路径的规划，逐层完成零件的增材制造；
9.4)对零件进行力学和理化性能的检测，以及装机试验；
10.5)根据力学和理化性能检测的结果，改善零件材料的化学成分，对金属原材料的成分配比进行优化；根据装机试验的结果，调整增材制造的零件成型参数，对零件的结构进行优化，提升零件的性能；
11.6)重复步骤1)-5)直至零件的性能满足设计要求，按满足设计要求后的成分配比和结构尺寸进行零件的增材制造生产。
12.进一步的，所述金属原材料为棒材、板材、丝材或粉末。
13.进一步的，所述步骤3)中，通过阀门控制所述熔化液体经喷嘴头部喷出的流量。
14.相对于现有技术而言，本发明的有益效果是：
15.本发明的增材制造工艺将各类原材料(棒材、板材、丝材、粉末等材料)先熔化为液态，在熔池中对材料成分进行控制，通过阀门控制金属液体的流量，通过激光进行引流，通过机器人进行路径的规划，很好的解决了增材制造过程中原材料受限的问题，提升了增材制造零件的性能，拓展了金属材料在增材制造领域的应用。
16.应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理
解。
附图说明
17.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
18.图1为基于金属熔化的增材制造工艺的流程图。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于金属熔化的增材制造工艺，包括如下步骤：
21.1)将棒材、板材、丝材或粉末的金属原材料按成分配比进行高温熔化，形成熔化液体；
22.2)将熔化液体经管道流转至增材制造喷嘴；
23.3)通过激光对熔化液体进行引流，通过机器人手臂携带喷嘴头部进行成型路径的规划，通过阀门控制熔化液体经喷嘴头部喷出的流量，逐层完成零件的增材制造；
24.4)对零件进行力学和理化性能的检测，以及装机试验；
25.5)根据力学和理化性能检测的结果，改善零件材料的化学成分，对金属原材料的成分配比进行优化；根据装机试验的结果，调整增材制造的零件成型参数，对零件的结构进行优化，提升零件的性能；
26.6)重复步骤1)-5)直至零件的性能满足设计要求，按满足设计要求后的成分配比和结构尺寸进行零件的增材制造生产。
27.在本实施例中，首先将金属原材料先熔化为液态，在熔池中对材料成分进行控制。然后通过阀门控制熔化液体的流量，通过激光进行引流，通过机器人进行路径的规划，逐层完成零件的增材制造。
28.不同材料配比的零件对应的力学和理化性能不一样，选择最优的力学和理化性能对应的材料配比，以实现零件性能的优化。零件通过装机试验验证其结构性能，如对于喷嘴，将其安装到设备上后，通过试验验证其流量是否满足需求。对于流量不满足需求的喷嘴，对其结构进行优化设计，通过流量试验得到最佳的结构，以指导最终的零件制造。确保了零件的加工质量。
29.本申请的增材制造工艺很好的解决了因原材料无法制成特殊要求的化学成分和结构而导致零件无法制造的问题，解决了增材制造过程中原材料受限的问题；通过多次的检测与试验优化，提升了增材制造零件的性能，拓宽了金属材料在增材制造领域的应用范围，提升了增材制造技术在航空航天领域的应用，提升了我国现代化工业的制造能力。
30.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。
31.以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于金属熔化的增材制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)将金属原材料按成分配比进行高温熔化，形成熔化液体；2)将熔化液体经管道流转至增材制造喷嘴；3)通过激光对熔化液体进行引流，通过机器人手臂携带喷嘴头部进行成型路径的规划，逐层完成零件的增材制造；4)对零件进行力学和理化性能的检测，以及装机试验；5)根据力学和理化性能检测的结果，改善零件材料的化学成分，对金属原材料的成分配比进行优化；根据装机试验的结果，调整增材制造的零件成型参数，对零件的结构进行优化，提升零件的性能；6)重复步骤1)-5)直至零件的性能满足设计要求，按满足设计要求后的成分配比和结构尺寸进行零件的增材制造生产。2.根据权利要求1所述的基于金属熔化的增材制造工艺，其特征在于，所述金属原材料为棒材、板材、丝材或粉末。3.根据权利要求1所述的基于金属熔化的增材制造工艺，其特征在于，所述步骤3)中，通过阀门控制所述熔化液体经喷嘴头部喷出的流量。

技术总结
本发明公开了一种基于金属熔化的增材制造工艺，包括如下步骤：1)将金属原材料按成分配比进行高温熔化，形成熔化液体；2)将熔化液体经管道流转至增材制造喷嘴；3)通过激光对熔化液体进行引流，通过机器人手臂携带喷嘴头部进行成型路径的规划，逐层完成零件的增材制造；4)对零件进行力学和理化性能的检测，以及装机试验；5)对金属原材料的成分配比进行优化；对零件的结构进行优化，提升零件的性能；6)重复步骤1)-5)直至零件的性能满足设计要求，进行零件的增材制造生产。本发明的增材制造工艺，解决了原材料受限的问题，拓宽了金属材料在增材制造领域的应用范围。在增材制造领域的应用范围。在增材制造领域的应用范围。


技术研发人员：贾北北 任金茹
受保护的技术使用者：成立航空股份有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/7/13