1.一種大尺寸復雜結構金屬零件的增材制造方法,其特征在于,包括如下步驟:
S1:構建大尺寸復雜結構零件的三維數(shù)模;
S2:將所述三維數(shù)模進行修復后,切分成適合激光選區(qū)熔化成形技術制造精密復雜結構的第一數(shù)模和適合激光熔覆技術制造大尺寸結構的第二數(shù)模;
S3:對所述第一數(shù)模進行懸臂分析、擺放角度分析以及添加支撐分析,并在所述第一數(shù)模和第二數(shù)模的接口端面添加余量;
S4:對步驟S3中的第一數(shù)模進行切片,轉化成二維切片信息,并將所述二維切片信息生成加工程序文件,導入激光選區(qū)熔化成形設備中;
S5:設定所述激光選區(qū)熔化成形設備的成形工藝參數(shù),并將成形基板進行毛化后裝配到激光選區(qū)熔化成形設備中,并裝配刮刀;
S6:向激光選區(qū)熔化成形設備的料缸添加金屬粉末,并調(diào)整激光選區(qū)熔化成形設備的成形艙中的氧氣含量,啟動激光選區(qū)熔化成形設備,依次制備第一數(shù)模零件和第二數(shù)模零件,形成第一數(shù)模零件和第二數(shù)模零件的結合體;
S7:將所述第一數(shù)模零件和第二數(shù)模零件的結合體冷卻后進行熱處理,對第一數(shù)模零件進行去除基板線切割,對第二數(shù)模零件以及整體大尺寸零件的外形尺寸進行數(shù)控加工, 得到大尺寸復雜結構金屬零件的增材。
2.如權利要求1所述的大尺寸復雜結構金屬零件的增材制造方法,其特征在于,步驟S3中所述的余量具體為沿第一數(shù)模端面水平方向單邊添加0.5~1.0mm余量,沿第一數(shù)模端面垂直方向添加1.0~1.5mm余量。
3.如權利要求1所述的大尺寸復雜結構金屬零件的增材制造方法,其特征在于,步驟S5中所述的成形工藝參數(shù)包括:激光功率為100~360W,掃描速度為500~1800mm/S,激光搭接為0.90~0.12mm,鋪粉層厚為0.02~0.06mm,補粉量為0.03~0.08mm,光斑補償系數(shù)為0.10~0.15。
4.如權利要求1所述的大尺寸復雜結構金屬零件的增材制造方法,其特征在于,步驟S5中的刮刀的下底面與基板表面的間隙不大于0.05mm。
5.如權利要求1所述的大尺寸復雜結構金屬零件的增材制造方法,其特征在于,步驟S6中所述的金屬粉末的粒度不超過62μm。
6.如權利要求1所述的大尺寸復雜結構金屬零件的增材制造方法,其特征在于,步驟S6中所述的第一數(shù)模零件的制備方法為:
根據(jù)第一數(shù)模加工程序的第一層軌跡,對成形基板上的金屬粉末選擇性熔化,熔池冷卻并凝固成實體,第一層掃面兩遍,形成第一數(shù)模部分的第一層截面;
成形缸下降單層高度,料缸上升一定高度,刮刀將粉末均勻地鋪在成形基板上,多余粉末收到回收料缸內(nèi),激光沿加工程序軌跡掃描,直至第一數(shù)模零件成形結束。
7.如權利要求1所述的大尺寸復雜結構金屬零件的增材制造方法,其特征在于,步驟S6中所述的第二數(shù)模零件的制備方法為:
取出第一數(shù)模零件后,將帶基板的第一數(shù)模零件固定到激光熔覆設備工作平臺上,去除第一數(shù)模零件部分上端面的氧化皮以及污物;
選擇粒度為50~110μm的金屬粉末,加入到送粉器粉斗中,保證送粉器正產(chǎn)工作;
根據(jù)第二數(shù)模采用熔覆專用編輯程序軟件,編寫激光熔覆程序,調(diào)整熔覆頭,并試運行動作;
設定熔覆參數(shù)并調(diào)整所述激光熔覆設備中艙室的氧氣含量,開啟激光熔覆設備,送粉器側向送粉到第一數(shù)模零件上端面,激光器出光將粉末熔化,與第一數(shù)模零件上端面冶金結合,冷卻并凝固成實體,形成第二數(shù)模部分的第一層截面;
機械臂上升一層層厚高度,送粉器將粉末送到第二數(shù)模部分的第一層截面上,激光沿加工程序軌跡掃描,直至第二數(shù)模零件成形結束。
8.如權利要求7所述的大尺寸復雜結構金屬零件的增材制造方法,其特征在于,所述熔覆參數(shù)包括:激光功率為1000~2500W,掃描速度為5~15mm/s,激光搭接為1.0~1.8mm,鋪粉層厚為0.20~0.60mm,光斑直徑為1.0~3.0mm,送粉器速率為200~600mg/s。
9.如權利要求1所述的大尺寸復雜結構金屬零件的增材制造方法,其特征在于,步驟S7中所述的熱處理的具體操作為:
選擇溫差為±5℃的真空熱處理爐,熱處理條件:溫度為300~900℃,保溫時間2~6小時,真空度不低于1×10-3Mpa,隨爐冷卻到50℃以下出爐。