1.一种大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:构建大尺寸复杂结构零件的三维数模;
S2:将所述三维数模进行修复后,切分成适合激光选区熔化成形技术制造精密复杂结构的第一数模和适合激光熔覆技术制造大尺寸结构的第二数模;
S3:对所述第一数模进行悬臂分析、摆放角度分析以及添加支撑分析,并在所述第一数模和第二数模的接口端面添加余量;
S4:对步骤S3中的第一数模进行切片,转化成二维切片信息,并将所述二维切片信息生成加工程序文件,导入激光选区熔化成形设备中;
S5:设定所述激光选区熔化成形设备的成形工艺参数,并将成形基板进行毛化后装配到激光选区熔化成形设备中,并装配刮刀;
S6:向激光选区熔化成形设备的料缸添加金属粉末,并调整激光选区熔化成形设备的成形舱中的氧气含量,启动激光选区熔化成形设备,依次制备第一数模零件和第二数模零件,形成第一数模零件和第二数模零件的结合体;
S7:将所述第一数模零件和第二数模零件的结合体冷却后进行热处理,对第一数模零件进行去除基板线切割,对第二数模零件以及整体大尺寸零件的外形尺寸进行数控加工, 得到大尺寸复杂结构金属零件的增材。
2.如权利要求1所述的大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法,其特征在于,步骤S3中所述的余量具体为沿第一数模端面水平方向单边添加0.5~1.0mm余量,沿第一数模端面垂直方向添加1.0~1.5mm余量。
3.如权利要求1所述的大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法,其特征在于,步骤S5中所述的成形工艺参数包括:激光功率为100~360W,扫描速度为500~1800mm/S,激光搭接为0.90~0.12mm,铺粉层厚为0.02~0.06mm,补粉量为0.03~0.08mm,光斑补偿系数为0.10~0.15。
4.如权利要求1所述的大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法,其特征在于,步骤S5中的刮刀的下底面与基板表面的间隙不大于0.05mm。
5.如权利要求1所述的大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法,其特征在于,步骤S6中所述的金属粉末的粒度不超过62μm。
6.如权利要求1所述的大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法,其特征在于,步骤S6中所述的第一数模零件的制备方法为:
根据第一数模加工程序的第一层轨迹,对成形基板上的金属粉末选择性熔化,熔池冷却并凝固成实体,第一层扫面两遍,形成第一数模部分的第一层截面;
成形缸下降单层高度,料缸上升一定高度,刮刀将粉末均匀地铺在成形基板上,多余粉末收到回收料缸内,激光沿加工程序轨迹扫描,直至第一数模零件成形结束。
7.如权利要求1所述的大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法,其特征在于,步骤S6中所述的第二数模零件的制备方法为:
取出第一数模零件后,将带基板的第一数模零件固定到激光熔覆设备工作平台上,去除第一数模零件部分上端面的氧化皮以及污物;
选择粒度为50~110μm的金属粉末,加入到送粉器粉斗中,保证送粉器正产工作;
根据第二数模采用熔覆专用编辑程序软件,编写激光熔覆程序,调整熔覆头,并试运行动作;
设定熔覆参数并调整所述激光熔覆设备中舱室的氧气含量,开启激光熔覆设备,送粉器侧向送粉到第一数模零件上端面,激光器出光将粉末熔化,与第一数模零件上端面冶金结合,冷却并凝固成实体,形成第二数模部分的第一层截面;
机械臂上升一层层厚高度,送粉器将粉末送到第二数模部分的第一层截面上,激光沿加工程序轨迹扫描,直至第二数模零件成形结束。
8.如权利要求7所述的大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法,其特征在于,所述熔覆参数包括:激光功率为1000~2500W,扫描速度为5~15mm/s,激光搭接为1.0~1.8mm,铺粉层厚为0.20~0.60mm,光斑直径为1.0~3.0mm,送粉器速率为200~600mg/s。
9.如权利要求1所述的大尺寸复杂结构金属零件的增材制造方法,其特征在于,步骤S7中所述的热处理的具体操作为:
选择温差为±5℃的真空热处理炉,热处理条件:温度为300~900℃,保温时间2~6小时,真空度不低于1×10-3Mpa,随炉冷却到50℃以下出炉。