基于激光焊接的超声喷丸的3d打印技术的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于激光焊接的超声喷丸的3D打印技术，在电脑中构建制件三维模型，然后根据板料的厚度对三维模型进行切片，得到制件各个高度处的剖面形状，采用铣削加工的方式从板料上截取所需的剖面。在叠加成型过程中，高能激光束按一定的运动轨迹扫描零件的剖面，使该剖面上的材料与前一剖面的材料焊接在一起，并在焊接完成以后随即对焊接部位进行高能超声喷丸，对材料的组织及性能进行改善。本发明的基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术用金属薄板进行层叠焊接，并在焊接完成以后随即对焊接部位进行超声喷丸，使其发生局部塑性变形，以改善材料微观组织，提高制品的力学性能，使制造出来的零件能满足一些重要承力部位的使用要求。
【专利说明】基于激光焊接的超声喷丸的3D打印技术
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于激光焊接的超声喷丸的3D打印技术。
【背景技术】
[0002]3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，世界上第一台3D打印机诞生于1986年。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。对于金属制品，目前常采用激光选取烧结技术进行3D打印，如德国EOS (Electro Optical System)公司的M280叠加工艺制造机；而瑞士的Arcam公司电子流熔化粉末微粒技术进行3D打印。传统粉末激光烧结或者电子束熔凝的3D打印方法，打印出来的金属制品微观组织形态为铸造态，组织力学性能较差，不能满足一些重要部位的要求。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:为解决上述存在的问题，提供一种基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术，解决普通3D打印机打印出来的金属制品微观组织形态为铸造态，组织力学性能较差的问题
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术，首先在电脑中构建制件三维模型，然后根据板料的厚度对三维模型进行切片，得到制件各个高度处的剖面形状，采用铣削加工的方式从板料上截取所需的剖面，将合适宽度的板料放置在可升降的工作台上固定，用激光束沿一定的轨迹对零件的剖面进行扫描，使板料上的剖面区域与前面已经加工好的剖面完全焊接在一起，在激光束扫描运动的同时，激光焊点后方不远处超声喷丸的工具头跟随焊点运动，使其发生一定塑性变形，对已经焊接好的表面进行敲击，待超声喷丸完成后，利用球头铣刀对零件该剖面位置处的内形和外形进行加工，将零件与板料分离，同时将零件加工到所需尺寸，以上步骤完成后将零件已打印好的部分下降一个剖面高度，并将板料抬高一定高度，板料向前运动一定距离后落下进入下一剖面的打印。
[0005]进一步地，零件在切削过程中用高压保护气体将其表面的切屑吹走。
[0006]本发明的有益效果是，本发明的基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术用金属薄板进行层叠焊接，并在焊接完成以后随即对焊接部位进行超声喷丸，使其发生局部塑性变形，以改善材料微观组织，提高制品的力学性能，使制造出来的零件能满足一些重要承力部位的使用要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0008]图1是本发明的工艺流程示意图。【具体实施方式】
[0009]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0010]如图1所示的一种基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术，首先在电脑中构建制件三维模型，然后根据板料的厚度对三维模型进行切片，得到制件各个高度处的剖面形状，采用铣削加工的方式从板料上截取所需的剖面，将合适宽度的板料放置在可升降的工作台上固定，用激光束沿一定的轨迹对零件的剖面进行扫描，使板料上的剖面区域与前面已经加工好的剖面完全焊接在一起，在激光束扫描运动的同时，激光焊点后方不远处超声喷丸的工具头跟随焊点运动，使其发生一定塑性变形(由于此时焊接表面还未完全冷却，所以容易发生塑性变形)，对已经焊接好的表面进行敲击，待超声喷丸完成后，利用球头铣刀对零件该剖面位置处的内形和外形进行加工，将零件与板料分离(下刀深度与切削量根据实际情况调整)，同时将零件加工到所需尺寸，以上步骤完成后将零件已打印好的部分下降一个剖面高度，并将板料抬高一定高度，板料向前运动一定距离后落下进入下一剖面的打印，进一步地，零件在切削过程中用高压保护气体将其表面的切屑吹走，本发明的有益效果是，本发明的基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术用金属薄板进行层叠焊接，并在焊接完成以后随即对焊接部位进行超声喷丸，使其发生局部塑性变形，以改善材料微观组织，提高制品的力学性能，使制造出来的零件能满足一些重要承力部位的使用要求。
[0011]本发明采用金属薄板作为原料，采用分层加工、叠加成型的方式来实现制件的3D实体打印。分层加工指，首先在电脑中构建制件三维模型，然后根据板料的厚度对三维模型进行切片，得到制件各个高度处的剖面形状，采用铣削加工的方式从板料上截取所需的剖面。在叠加成型过程中，高能激光束按一定的运动轨迹扫描零件的剖面，使该剖面上的材料与前一剖面的材料焊接在一起，并在焊接完成以后随即对焊接部位进行高能超声喷丸，对材料的组织及性能进行改善。
[0012]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术，首先在电脑中构建制件三维模型，然后根据板料的厚度对三维模型进行切片，得到制件各个高度处的剖面形状，采用铣削加工的方式从板料上截取所需的剖面，将合适宽度的板料放置在可升降的工作台上固定，用激光束沿一定的轨迹对零件的剖面进行扫描，使板料上的剖面区域与前面已经加工好的剖面完全焊接在一起，在激光束扫描运动的同时，激光焊点后方不远处超声喷丸的工具头跟随焊点运动，使其发生一定塑性变形，对已经焊接好的表面进行敲击，待超声喷丸完成后，利用球头铣刀对零件该剖面位置处的内形和外形进行加工，将零件与板料分离，同时将零件加工到所需尺寸，以上步骤完成后将零件已打印好的部分下降一个剖面高度，并将板料抬高一定高度，板料向前运动一定距离后落下进入下一剖面的打印。
2.根据权利要求1所述的基于激光焊接和超声喷丸的3D打印技术，其特征是:所述的零件在切削过程中用高压保护气体将其表面的切屑吹走。
【文档编号】B23P15/00GK103753148SQ201410036448
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月25日 优先权日:2014年1月25日
【发明者】王春艳, 陈国亮, 谢兰生, 刘杰, 刘阳 申请人:常州机电职业技术学院