基于金屬粉末支撐的堆焊成型金屬零件的方法技術

本發明專利技術公開了一種基于金屬粉末支撐的堆焊成型金屬零件的方法，其包括以下步驟：1)用三維繪圖軟件建模，并轉換為STL格式；2)分層處理；3)預備金屬成型材料；4)預備支撐金屬粉末材料；5)開啟金屬堆焊成型機按照分層堆焊成型路徑軌跡進行堆焊；6)當一層堆積完成之后，重復步驟(4)至(5)，直至完成整個零件的堆焊，獲得金屬零件。本發明專利技術方法的工序簡潔，成本低，易于實現，能快速對不同形狀的金屬零件進行堆焊成型，成型效率高，效果好，不僅可以制造出力學性能良好，致密度高、強度高、硬度和剛度較好的金屬零件，還大大提高了金屬零件的快速成型速度，縮短了整個成型周期，利于廣泛推廣應用。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種，其包括以下步驟：1)用三維繪圖軟件建模，并轉換為STL格式；2)分層處理；3)預備金屬成型材料；4)預備支撐金屬粉末材料；5)開啟金屬堆焊成型機按照分層堆焊成型路徑軌跡進行堆焊；6)當一層堆積完成之后，重復步驟(4)至(5)，直至完成整個零件的堆焊，獲得金屬零件。本專利技術方法的工序簡潔，成本低，易于實現，能快速對不同形狀的金屬零件進行堆焊成型，成型效率高，效果好，不僅可以制造出力學性能良好，致密度高、強度高、硬度和剛度較好的金屬零件，還大大提高了金屬零件的快速成型速度，縮短了整個成型周期，利于廣泛推廣應用。【專利說明】
本專利技術涉及堆焊成型
，具體涉及一種。
技術介紹
金屬零件的制造方法眾多，從不同的工藝角度分析，傳統的工藝方法主要有切削加工法、鑄造法和鍛造沖壓法。切削加工過程中對原材料的利用率低，對于形狀復雜的零件加工成本較高。鑄造加工過程中零件的缺陷問題很嚴重，次品率高。鍛造沖壓成型過程中對于形狀復雜的零件加工模具的成本較高，加工模具較為困難。 快速成型(RP)技術是九十年代發展起來的一項先進制造技術，是為制造業企業新產品開發服務的一項關鍵共性技術，對促進企業產品創新、縮短新產品開發周期、提高產品競爭力有積極的推動作用。自該技術問世以來，已經在發達國家的制造業中得到了廣泛應用，并由此產生一個新興的
。 RP技術是在現代CAD/CAM技術、激光技術、計算機數控技術、精密伺服驅動技術以及新材料技術的基礎上集成發展起來的。不同種類的快速成型系統因所用成形材料不同，成形原理和系統特點也各有不同。但是，其基本原理都是一樣的，那就是"分層制造，逐層疊加〃，類似于數學上的積分過程。形象地講，快速成形系統就像是一臺"立體打印機"。它可以在無需準備任何模具、刀具和工裝卡具的情況下，直接接受產品設計(CAD)數據，快速制造出新產品的樣件、模具或模型。因此，RP技術的推廣應用可以大大縮短新產品開發周期、降低開發成本、提高開發質量。由傳統的"去除法"到今天的"增長法"，由有模制造到無模制造，這就是RP技術對制造業產生的革命性意義。 目前金屬快速成型中有激光熔覆成型、等離子弧熔覆成型和熔化極氣體保護焊堆焊成型等，其中激光熔覆成型的零件精度高，能夠實現復雜形狀零件的成型，但激光熔覆成型的成本較高，熔覆效率較低。等離子弧熔覆成型過程中電弧溫度高，熱量集中熔覆成型的效果好，但設備成本較高，對懸臂結構的零件加工比較困難。 為此，提供一種易于實現、成本低，且成型效果好的金屬零件堆焊成型方法為當世之所需。
技術實現思路
針對上述不足，本專利技術的目的在于，提供一種成型工序簡潔，成本低，易于實現，能快速對不同形狀的成型模型進行堆焊成型，且成型效果好，效率高的。 為實現上述目的，本專利技術所提供的技術方案是: 一種，其包括以下步驟: (I)根據所需成型金屬零件的形狀和結構，用三維繪圖軟件創建出相應形狀和結構的三維零件模型，并將該三維零件模型轉換為STL格式圖檔； (2)對STL格式圖檔進行分層處理，獲得分層堆焊成型路徑軌跡數據，并將該分層堆焊成型路徑軌跡數據導入金屬堆焊成型機的控制系統中； (3)預備金屬成型材料，將該金屬成型材料放置在金屬堆焊成型機的送料機構上； (4)預備支撐金屬粉末材料，沿分層堆焊成型路徑軌跡用所述支撐金屬粉末材料在金屬堆焊成型機的工作臺面上鋪出一層支撐粉層；加鋪有支撐粉層后，在堆焊成型的過程能夠有效的防止熔融狀態的金屬液體流淌，對懸臂結構的零件起到支撐作用，并且能夠填充相鄰焊縫之間的間隙； (5)開啟金屬堆焊成型機，金屬堆焊成型機按照分層堆焊成型路徑軌跡進行堆焊; (6)當一層堆積完成之后，重復步驟(4)至(5)，進行逐層堆焊，直至完成整個零件的堆焊，獲得金屬零件。 作為本專利技術的一種改進，所述步驟(2)具體包括以下步驟: (2.1)通過上位機軟件將STL格式圖檔的三角面片數據全部讀取出來，然后選擇要分層的方向，該方向包括:x方向、Y方向和Z方向，接著將每個三角面片沿該方向上的頂點的最大值和最小值調取出來，同面片數據一起保存； (2.2)設定分層的層數，算出每層高度，從底層到頂層，拿每層的高度與所有的面片數據的最大值和最小值進行比較，如果相交則計算交點，不相交就跳到下個三角面片繼續比較，將交點按層保存，待調用； (2.3)對每層的交點數據進行處理，每個三角面片的交點數據按順序排列成封閉的曲線，并對該圖形進行填充，將填充后的運動坐標點傳給下位機，形成堆焊成型路徑軌跡； (2.4)收集各層的堆焊成型路徑軌跡形成分層堆焊成型路徑軌跡數據，并將該分層堆焊成型路徑軌跡數據導入金屬堆焊成型機的控制系統中。 作為本專利技術的一種改進，所述金屬成型材料為線徑為0.6?Imm的鐵焊絲、鋁焊絲或銅焊絲。 作為本專利技術的一種改進，所述支撐成型材料為40-80目的金屬材料粉末，該金屬材料粉末為以下材料之一或多種混合:鐵粉末、鋁粉末、銅粉末。 作為本專利技術的一種改進，所述步驟⑷中支撐粉層的厚度為I?2.5mm。 作為本專利技術的一種改進，所述金屬堆焊成型機的焊接電流為110?130A，送料機構的送絲速度為60?70mm/s,工作臺面的移動速度為4.5?5.5mm/s。 作為本專利技術的一種改進，所述步驟(5)是在充滿CO2或惰性氣體的封閉空間中完成的。這樣在成型過程中能夠有效的減小CO2氣體或惰性氣體的吹力，減小零件的變形。 作為本專利技術的一種改進，其還包括以下步驟:(7)對金屬零件進行去應力退火處理，即可獲得力學性能較好、致密度高、強度高、硬度和剛度較好的金屬零件。 本專利技術的有益效果為:本專利技術提供的改變了傳統的金屬零件的制作工藝過程，整個制作工序簡潔，成本低，易于實現，能快速對不同形狀的成型模型進行堆焊成型，成型效率高，效果好，不僅可以制造出力學性能良好，致密度高、強度高、硬度和剛度較好的金屬零件，滿足了金屬零件的實用性能的要求，還大大提高了金屬零件的快速成型速度，縮短了整個成型周期，利于廣泛推廣應用。 下面結合附圖與實施例，對本專利技術進一步說明。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1是本專利技術方法的工藝流程圖。 圖2是本專利技術方法中分層處理步驟的流程圖。 圖3是本專利技術方法中金屬堆焊成型機的結構示意圖。 【具體實施方式】 參見圖1至圖3，本實施例提供的一種，其包括以下步驟: (I)根據所需成型金屬零件的形狀和結構，用三維繪圖軟件創建出相應形狀和結構的三維零件模型，并將該三維零件模型轉換為STL格式圖檔。三維繪圖軟件可以為UG、Pro-E 等。 (2)對STL格式圖檔進行分層處理，獲得分層堆焊成型路徑軌跡數據，并將該分層堆焊成型路徑軌跡數據導入金屬堆焊成型機的控制系統中；參見圖2，具體的，是通過上位機軟件進行分層的，包括以下步驟:(2.1)通過上位機軟件將STL格式圖檔的三角面片數據全部讀取出來，然后選擇要分層的方向，該方向包括:X方向、Y方向和Z方向，接著將每個三角面片沿該方向上的頂點的最大值(Hmax)和最小值(Hmin)調取出來，同面片數據一起保存；(2.2)設定分層的層數，算出每層高度，從底層到頂層，拿每層的高度與所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于金屬粉末支撐的堆焊成型金屬零件的方法，其特征在于，其包括以下步驟：(1)根據所需成型金屬零件的形狀和結構，用三維繪圖軟件創建出相應形狀和結構的三維零件模型，并將該三維零件模型轉換為STL格式圖檔；(2)對STL格式圖檔進行分層處理，獲得分層堆焊成型路徑軌跡數據，并將該分層堆焊成型路徑軌跡數據導入金屬堆焊成型機的控制系統中；(3)預備金屬成型材料，將該金屬成型材料放置在金屬堆焊成型機的送料機構上；(4)預備支撐金屬粉末材料，沿分層堆焊成型路徑軌跡用所述支撐金屬粉末材料在金屬堆焊成型機的工作臺面上鋪出一層支撐粉層；(5)開啟金屬堆焊成型機，金屬堆焊成型機按照分層堆焊成型路徑軌跡進行堆焊；(6)當一層堆積完成之后，重復步驟(4)至(5)，進行逐層堆焊，直至完成整個零件的堆焊，獲得金屬零件。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周建平，姜宏，單雪海，許燕，章翔峰，彭炫，江祥勝，
申請(專利權)人：新疆大學，
類型：發明
國別省市：新疆;65