1.一種鈦基石墨烯合金輕量化結(jié)構(gòu)件的增材制造方法,其特征在于,包括如下步驟:
S1:制備鈦基烯合金粉末;
S2:將所述鈦基烯合金粉末干燥后添加到增材制造設(shè)備的料缸中;
S3:將基板安裝在增材制造設(shè)備的成形平臺(tái)上,將刮刀安裝在增材制造設(shè)備的刀架上;
S4:將所述基板預(yù)熱至195~205℃,用刮刀將鈦基烯合金粉末均勻地鋪在基板上;
S5:將輕量化結(jié)構(gòu)件的三維數(shù)模以stl格式導(dǎo)出,并對(duì)stl格式的三維數(shù)模進(jìn)行修復(fù),以滿足增材制造的要求;
S6:對(duì)輕量化結(jié)構(gòu)件進(jìn)行懸臂角度分析、成型擺放角度分析、添加支撐以及做底部倒角;
S7:設(shè)定增材制造設(shè)備的工藝參數(shù)以及掃描策略;
S8:對(duì)三維數(shù)模進(jìn)行切片,轉(zhuǎn)化成二維切片數(shù)據(jù)信息,生成加工程序文件,并將所述加工程序文件導(dǎo)入增材制造設(shè)備中;
S9:開(kāi)啟增材制造設(shè)備,調(diào)整增材制造設(shè)備的成形艙室的氧氣含量,并對(duì)基板表面進(jìn)行毛化處理;
S10:根據(jù)輕量化結(jié)構(gòu)件的加工程序的第一層軌跡,增材制造設(shè)備自動(dòng)開(kāi)啟激光,對(duì)基板上的鈦基烯合金粉末進(jìn)行選擇性熔化,與基板形成冶金結(jié)合,第一層零件部分掃描兩遍,而網(wǎng)格支撐部分只掃描一遍,形成輕量化結(jié)構(gòu)件的首層截面;
S11:分別調(diào)整增材制造設(shè)備的成形缸和料缸的高度,進(jìn)行第二層零件部分的熔化疊加;
S12:按照步驟S11的操作,進(jìn)行剩余層零件部分的熔化疊加,控制奇數(shù)層網(wǎng)格支撐掃描,偶數(shù)層網(wǎng)格支撐不掃描,直至整個(gè)輕量化結(jié)構(gòu)件的制造完成。
2.如權(quán)利要求1所述的鈦基石墨烯合金輕量化結(jié)構(gòu)件的增材制造方法,其特征在于,步驟S1中所述的鈦基烯合金粉末的制備方法為:
采用氣霧化的方法制備鈦合金粉末,并同時(shí)向所述鈦合金粉末表面噴射尺寸為不超過(guò)5μm的石墨烯納米片,使所述石墨烯納米片附著在鈦合金粉末顆粒表面,控制石墨烯納米片的用量為鈦合金粉末重量的0.37%。
3.如權(quán)利要求2所述的鈦基石墨烯合金輕量化結(jié)構(gòu)件的增材制造方法,其特征在于,所述鈦基烯合金粉末的粒度范圍不超過(guò)62μm,其中10~55μm的粉末占92%以上,粉末形狀為球形或類球形。
4.如權(quán)利要求1所述的鈦基石墨烯合金輕量化結(jié)構(gòu)件的增材制造方法,其特征在于,步驟S3中所述的基板的材料與鈦合金的材料相同,且基板的厚度不低于30mm,基板的上平面和下平面的平行度不大于0.02mm,上平面平面度不大于0.03mm,基板在成形平臺(tái)上的安裝水平度為±0.02mm。
5.如權(quán)利要求1所述的鈦基石墨烯合金輕量化結(jié)構(gòu)件的增材制造方法,其特征在于,步驟S3中所述的刮刀下底面與基板上表面的間隙不大于0.04mm。
6.如權(quán)利要求1所述的鈦基石墨烯合金輕量化結(jié)構(gòu)件的增材制造方法,其特征在于,步驟S6中所述的懸臂角度不低于25°,成形擺放角度為20~25°,添加支撐為網(wǎng)格支撐,規(guī)格為0.4~0.6mm,底部倒角的大小為,其中的a為底部拉伸的余量。
7.如權(quán)利要求1所述的鈦基石墨烯合金輕量化結(jié)構(gòu)件的增材制造方法,其特征在于,所述增材制造設(shè)備的工藝參數(shù)為:激光功率為150~380W,掃描速度為600~1700mm/s,激光搭接為0.85~0.10mm,鋪粉層厚為0.03~0.06mm,補(bǔ)粉量為0.05~0.08mm,光斑補(bǔ)償系數(shù)為0.10~0.15mm。
8.如權(quán)利要求1所述的鈦基石墨烯合金輕量化結(jié)構(gòu)件的增材制造方法,其特征在于,所述設(shè)定增材制造設(shè)備的掃描策略為:采用5×5mm離散分區(qū)掃描,激光先掃描支撐,再掃描零件內(nèi)部,最后掃描零件輪廓,相鄰層沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)45~55°掃描。
9.如權(quán)利要求1所述的鈦基石墨烯合金輕量化結(jié)構(gòu)件的增材制造方法,其特征在于,還包括如下步驟:
取出輕量化結(jié)構(gòu)件后,將帶基板的零件放進(jìn)真空熱處理爐進(jìn)行去應(yīng)力退火,選擇溫差為±5℃的真空熱處理爐,熱處理制度:溫度為600~900℃,保溫時(shí)間3~6小時(shí),真空度不低于2.5×10-3Mpa,隨爐冷卻到50℃以下出爐;
取出后,對(duì)輕量化結(jié)構(gòu)件進(jìn)行線切割、清洗以及表面處理,結(jié)構(gòu)件重量減輕了2~4%;
以同爐制造的隨爐試棒代替輕量化結(jié)構(gòu)件的性能檢測(cè),室溫拉伸強(qiáng)度提高25~40%,室溫延伸率提高30~45%;對(duì)輕量化結(jié)構(gòu)件進(jìn)行測(cè)試,整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高10~25%。