一種提高電子束熔絲成形零件精度的成形方法技術

本發明專利技術涉及一種提高電子束熔絲成形零件精度的成形方法，本發明專利技術的方法針對結構分析，采用亂序法對成形面進行分區、分塊；設置對應的成形參數、規劃成形路徑及成形道次間距；針對不同成形區，采用先包邊、再填餡的成形方案；在成形過程中，更換成形起點/收點位置，消除熱燒累積現象。路徑規劃盡量采用長路徑堆積。本發明專利技術的成形方法通過合理的成形方案，成形后表面精度大幅提高，可由原單邊余量>5mm提高至單邊余量1~2mm；消除了燒塌、輪廓收縮現象；通過分區改善了成形的變形。

【技術實現步驟摘要】
一種提高電子束熔絲成形零件精度的成形方法
本專利技術涉及一種用于復雜結構件電子束熔絲成形精度控制的成形方法，適用于薄壁、筋條類結構的成形，如加強框筋、葉片等結構，屬于電子束熔絲成形

技術介紹
電子束熔絲成形技術為增材制造技術中的一種，是基于“離散-堆積”原理發展起來的一種高效率金屬結構直接制造技術；其原理是將零件三維模型進行分層切片并規劃出各層面加工路徑，在真空環境中利用電子束將同步送進的金屬絲材熔化，按照預先規劃的路徑逐層熔化沉積，直接制造出金屬零件或近凈成形的毛坯。由于電子束能量高，可同時熔化多通道送入的絲材，因此成形速度較快；目前，鈦合金金成形速度最快可達18kg/h。該技術在飛機大型復雜金屬結構的高效低成本制造方面具有廣闊應用前景。影響電子束熔絲成形技術精度主要體現在表面精度、燒塌、輪廓收縮、變形上，主要表現為：由于成形速度較高，所以在成形過程中，表面精度勢必要降低。因此，為滿足尺寸要求，就務必要增加其單邊余量，造成加工周期增長、原料消耗增多；由于在真空環境中成形，零件散熱較差，基體溫度較高，在成形過程中易出現薄壁結構燒塌、輪廓收縮等現象。對于復雜結構，由于電子束能量較高，在成形起、收點停留時間相對長；多次堆積后，容易在起收點位置造成過燒、燒塌現象。由于電子束快速成形過程是一個在運動點熱源線性掃描作用下、以熔絲堆積為特點的動態非均勻熔化/凝固過程，電子束掃描過程中制件局部溫度梯度非常大，由此產生的熱應力十分顯著，極易產生變形。而變形問題是影響成形精度的重要因素之一。
技術實現思路
為了解決上述技術問題，提出了一種提高電子束熔絲成形零件精度的成形方法，以控制零件變形、改善成形質量、提高成形速度、降低原材料消耗等。為解決上述技術問題，本專利技術是通過以下方案實現：一種提高電子束熔絲成形零件精度的成形方法，其特征在于，所述的成形方法如下：（1）根據零件毛坯的模型圖，將零件分割成10個區，將10個亂序排序，編號為1~10區；（2）設置低功率液橋成形法參數和高功率液滴過度成形法參數；（3）分區規劃相應的成形路徑，相鄰兩區成形路徑相互垂直，采用隔行堆積、單向直線填充的填充方式成形；成形道次間距設置為7mm；確定成形路徑起始點位置，不同層次的起始點和終點位置不同；（4）針對分區，采用低功率液橋法進行內、外輪廓成形；采用高功率液滴過渡及長路徑法進行填餡；（5）針對不同分區，按事先排好的次序及成形路徑，以步驟（4）的方式依次完成十個分區的成形，然后進行下一層堆積；（6）完成一層堆積后，重復步驟（1）~（5），完成第二層堆積；第二層與上一層分區不同，成形起始位置不同；（7）完成第二層堆積后，按第一層程序完成下一層，進而交替完成零件成形。在一個優選的技術方案中，所述的低功率參數為：束流：20~50mA、送絲速度5~20mm·s-1、運動速度5~15mm·s-1。在一個優選的技術方案中，所述的高功率參數為：束流：90~150mA、送絲速度20~50mm·s-1、運動速度15~30mm·s-1。本專利技術的成形方法通過合理的成形方案，成形后表面精度大幅提高，可由原單邊余量>5mm提高至單邊余量1~2mm；消除了燒塌、輪廓收縮現象；通過分區改善了成形的變形。附圖說明圖1為電子束熔絲成形零件的成形方法的路徑規劃示意圖；圖2為電子束熔絲成形零件的成形方法的液橋法成形方法示意圖；圖3為電子束熔絲成形零件的成形方法的液滴法成形方法示意圖；圖4為電子束熔絲成形零件的成形方法的填充方法示意圖；圖中：1-單絲外輪廓包邊、2-單絲內輪廓包邊、3-雙絲填充、4-成形分區、5-成形起點一、6-換層成形起點二、7-單向直線填充、8-雙向直線填充。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術的提高電子束熔絲成形零件精度的成形方法作進一步闡述，但本專利技術的保護內容并不限于以下實施例。本專利技術的提高電子束熔絲成形零件精度的成形方法如下：（1）根據零件毛坯的模型圖，將零件分割成10個區，將10個亂序排序，編號為1~10區；參見圖1所示；（2）設置低功率液橋成形法參數和高功率液滴過度成形法參數；參見圖2和圖3所示，其中圖2為電子束熔絲成形零件的成形方法的液橋法成形方法示意圖；圖3為電子束熔絲成形零件的成形方法的液滴法成形方法示意圖；（3）分區規劃相應的成形路徑，相鄰兩區成形路徑相互垂直，采用隔行堆積、單向直線填充的填充方式成形；成形道次間距設置為7mm；確定成形路徑起始點位置，不同層次的起始點和終點位置不同；（4）針對分區，采用低功率液橋法進行內、外輪廓成形；采用高功率液滴過渡及長路徑法進行填餡；（5）針對不同分區，按事先排好的次序及成形路徑，以步驟（4）的方式依次完成十個分區的成形，然后進行下一層堆積；（6）完成一層堆積后，重復步驟（1）~（5），完成第二層堆積；第二層與上一層分區不同，成形起始位置不同；（7）完成第二層堆積后，按第一層程序完成下一層，進而交替完成零件成形。本專利技術的有益效果如下：1.采用低功率液橋法進行輪廓包邊，高功率液滴過渡法及長路徑法進行填餡，以提高表面精度及減少熱積累效應；（低功率：束流：20~50mA、送絲速度5~20mm·s-1、運動速度5~15mm·s-1；高功率：束流：90~150mA、送絲速度20~50mm·s-1、運動速度15~30mm·s-1。）2.采用單層亂序式分區法、隔行單向直線填充法及3-9mm的道次間距進行成形，以盡量減小殘余應力及成形缺陷；3.采用隔層改變成形起點、收點位置的方法，防止過燒或燒塌現象，提高成形精度。本專利技術采用的技術方案是：1.針對結構分析，采用亂序法對成形面進行分區、分塊；2.設置對應的成形參數、規劃成形路徑及成形道次間距；3.針對不同成形區，采用先包邊、再填餡的成形方案；4.并在成形過程中，更換成形起點/收點位置，消除熱燒累積現象。5.路徑規劃盡量采用長路徑堆積。本專利技術的成形方法通過合理的成形方案，成形后表面精度大幅提高，可由原單邊余量>5mm提高至單邊余量1~2mm；消除了燒塌、輪廓收縮現象；通過分區改善了成形的變形。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種提高電子束熔絲成形零件精度的成形方法，其特征在于，所述的成形方法如下：（1）根據零件毛坯的模型圖，將零件分割成10個區，將10個亂序排序，編號為1~10區；（2）設置低功率液橋成形法參數和高功率液滴過度成形法參數；（3）分區規劃相應的成形路徑，相鄰兩區成形路徑相互垂直，采用隔行堆積、單向直線填充的填充方式成形；成形道次間距設置為7mm；確定成形路徑起始點位置，不同層次的起始點和終點位置不同；（4）針對分區，采用低功率液橋法進行內、外輪廓成形；采用高功率液滴過渡及長路徑法進行填餡；（5）針對不同分區，按事先排好的次序及成形路徑，以步驟（4）的方式依次完成十個分區的成形，然后進行下一層堆積；（6）完成一層堆積后，重復步驟（1）~（5），完成第二層堆積；第二層與上一層分區不同，成形起始位置不同；（7）完成第二層堆積后，按第一層程序完成下一層，進而交替完成零件成形。

【技術特征摘要】
1.一種提高電子束熔絲成形零件精度的成形方法，其特征在于，所述的成形方法如下：（1）根據零件毛坯的模型圖，將零件分割成10個區，將10個亂序排序，編號為1~10區；（2）設置低功率液橋成形法參數和高功率液滴過度成形法參數；（3）分區規劃相應的成形路徑，相鄰兩區成形路徑相互垂直，采用隔行堆積、單向直線填充的填充方式成形；成形道次間距設置為7mm；確定成形路徑起始點位置，不同層次的起始點和終點位置不同；（4）針對分區，采用低功率液橋法進行內、外輪廓成形；采用高功率液滴過渡及長路徑法進行填餡；（5）針對不同分區，按事先排好的次序及成形路徑，以步驟（4）的方式依次完成十...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃志濤，楊帆，楊光，董偉，楊洋，
申請(專利權)人：中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所，
類型：發明
國別省市：北京,11