NiTi记忆合金的双激光粉末床及激光熔融增材制造方法
本发明涉及增材制造技术领域，公开了一种NiTi记忆合金的双激光粉末床及激光熔融增材制造方法。旨在解决现有技术中NiTi合金制备效率低、成形精度低、致密度低、粗糙度高的技术问题。本发明包括至少两个激光器，激光器的输入端电连接布设有控制软件的服务器，激光器的输出端连接准直模块，准直模块的激光输出端设有封闭式打印仓，封闭式打印仓一端设有得以通入惰性气体的入口、另一端设有滤芯，封闭式打印仓内安装打印平台，打印平台上方设有刮刀，刮刀电连接服务器的输出端，打印平台下方设有成形缸与粉缸。本发明具有NiTi合金制备效率高、成形精度高、致密度高、粗糙度低等优点。
发明专利
CN202310951137.4
2023-07-31
CN116833427A
2023-10-03
B22F10/28(2021.01)
中机新材料研究院(郑州)有限公司
王淼辉;葛学元;张平;李成杰;史然;王祥龙;汪豪杰
450000 河南省郑州市高新区化工路与香蒲路交叉口向北100米路西
郑州久信知识产权代理事务所(普通合伙)
靳锦
河南;41
1.一种NiTi记忆合金的双激光粉末床，其特征在于：包括至少两个激光器，所述激光器中至少有一个是脉冲光纤激光器，所述激光器的输入端电连接布设有控制软件的服务器，所述激光器的输出端连接准直模块，所述准直模块的激光输出端设有封闭式打印仓，所述封闭式打印仓一端设有得以通入惰性气体的入口、另一端设有滤芯，所述封闭式打印仓内安装打印平台，所述打印平台上方设有刮刀，所述刮刀电连接服务器的输出端，所述打印平台下方设有成形缸与粉缸；所述激光器包括连续光纤激光器与脉冲光纤激光器； 所述准直模块包括对应激光器型号设置的激光光路，所述激光光路包括连续光纤激光光路或/与脉冲光纤激光光路，各激光光路上依次设有准直镜、振镜、发散镜；所述连续光纤激光光路或/与脉冲光纤激光光路的输出工作范围各覆盖所述打印平台上至少50%打印区域。 2.如权利要求1所述的NiTi记忆合金的双激光粉末床，其特征在于：包括两个激光器，其中之一为连续光纤激光器，另一为脉冲光纤激光器，沿加工路径的安装方向，连续激光光路的安装先于脉冲激光光路的安装。 3.如权利要求1所述的NiTi记忆合金的双激光粉末床，其特征在于：所述打印平台上的被加工区域包括多个单元加工块，每个单元加工块间的间隔等于所述激光器间的间隔。 4.一种激光熔融增材制造方法，适用于如权利要求1所述的NiTi记忆合金的双激光粉末床，其特征在于，包括如下步骤： (1)制粉：NiTi记忆合金粉末原子比为1:1，粉末粒径D50≤15μm，D90≤25μm； (2)创建模型并导入服务器：创建零件三维模型，并对模型进行切片处理；所获得的切片文件包含：填充区域、轮廓区域、和支撑区域，将切片文件导入服务器； (3)通入惰性气体：封闭式打印仓内通入惰性气体，实现封闭式保护环境； (4)铺粉：服务器依据切片文件控制粉缸、打印平台、和刮刀，实现均匀铺粉； (5)激光熔融：服务器依据切片文件控制连续光纤激光器与脉冲光纤激光器进行激光熔融；包括以下三种模式： （5.1）同时产生激光：连续光纤激光器、脉冲光纤激光器分别覆盖50%打印区域，双激光同时生产制造； （5.2）交替产生激光：连续光纤激光器负责打印零部件的轮廓区域，脉冲光纤激光器负责打印零部件的填充区域； （5.3）单独产生激光：连续光纤激光器、脉冲光纤激光器同时打印零部件的填充区域，连续激光先于脉冲激光打印填充路径；在同一层切片打印过程中，连续激光负责粉末熔融和零件成形，脉冲光纤激光器打印面重熔； 重复步骤（4）和步骤（5），直到得到完整的模型。 5.如权利要求4所述的激光熔融增材制造方法，其特征在于：所述连续光纤激光器、脉冲光纤激光器的激光熔融参数范围为：连续光纤激光器光斑直径在20-30μm，输出功率在20-40W，扫描速度在200-1300mm/s，扫描间隔在20-60μm，输出体能量密度在50-600J/mm3，脉冲光纤激光器光斑直径在20-30μm，输出功率在25-40W，扫描速度在50-120mm/s，脉冲周期为50-200μs，铺粉层厚为5-15μm。 6.如权利要求4所述的激光熔融增材制造方法，其特征在于：在步骤（4）铺粉之前，还包括烘干粉末：根据打印模型计算所需粉末质量，在惰性气体保护环境下烘干粉末。 7.如权利要求4所述的激光熔融增材制造方法，其特征在于：在步骤（4）铺粉之前，还包括调平打印平台：用酒精擦拭设备及激光器镜头，将打印平台升至焦平面位置并调平，调整刮刀与打印平台之间的距离为切片层厚。 8.如权利要求4所述的激光熔融增材制造方法，其特征在于：封闭式打印仓内氧含量小于1000ppm；打印仓内惰性气体温度为60-100℃。 9.如权利要求4所述的激光熔融增材制造方法，其特征在于：所述惰性气体包括氩气或氮气。