本發(fā)明涉及一種固相增材制造技術(shù)，屬于特種加工技術(shù)領(lǐng)域。特別適用于一種利用固相增材后其橫向幅面、邊角存在未連接的區(qū)域以及成型后表面臺(tái)階化需要處理的一種新技術(shù)。

背景技術(shù)：

增材制造技術(shù)是一種無(wú)需模具，而可以通過(guò)三維數(shù)模直接成形出零件毛坯先進(jìn)制造技術(shù)，其不僅大大縮短了制造周期，而且大幅降低制造成本，其凸顯的優(yōu)勢(shì)使其可以牽引“中國(guó)制造2025”，而固相增材以其不經(jīng)過(guò)相變就可以實(shí)現(xiàn)金屬成型的方法，受到越來(lái)越多學(xué)者的青睞。

針對(duì)高性能固相增材制造技術(shù)中成形幅面/邊角易于出現(xiàn)界面擴(kuò)散不充分，提出固相增材后激光掃掠邊角，一方面促進(jìn)其擴(kuò)散，另一方面可以實(shí)現(xiàn)修飾性的降低側(cè)面粗糙度，增加材料的利用率，降低生產(chǎn)成本和制造周期。

本發(fā)明所采用的是固相增材后多點(diǎn)激光掃掠精加工的方法，其掃描方法保護(hù)如下：

1.不對(duì)成形皮坯料熔化、不產(chǎn)生相變的情況下，首先采用激光對(duì)構(gòu)件固相成形單道次進(jìn)行橫向面部掃描，其掃描方式必須是寬幅快速對(duì)稱掃描，此時(shí)可以是一束激光，也可以是多束激光來(lái)完成，如圖1所示。

目的是：增加固相增材的熔合度，提高界面的接合率，降低孔隙率，增加固相增材制造的成品率。

2.邊角掃掠，采用激光對(duì)固相增材單道成形坯料經(jīng)行邊角掃掠，同一束激光，一半能量用來(lái)熔化焊接固相增材后的邊角，一半激光用來(lái)修飾掃掠降低表面粗糙度，如圖1 所示。

目的：采用此項(xiàng)技術(shù)可在成形過(guò)程中逐層消除固相成形缺陷，降低每層的側(cè)壁表面粗糙度，使得成形坯件無(wú)需進(jìn)行二次機(jī)械加工即可使用，增加材料的利用率，降低生產(chǎn)成本和制造周期。

綜合以上分析可知，激光的掃掠目的是增加固相增材層間熔合度，避免層間缺陷，且便于操作，推廣應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)高性能固相增材制造技術(shù)中成形幅面/邊角易于出現(xiàn)界面擴(kuò)散不充分，提出固相增材后激光掃掠邊角，一方面促進(jìn)其擴(kuò)散，另一方面可以實(shí)現(xiàn)修飾性的降低側(cè)面粗糙度，增加材料的利用率，降低生產(chǎn)成本和制造周期。該項(xiàng)技術(shù)可應(yīng)用于金屬零部件制造及性能改進(jìn)等諸多方面。

具體步驟：

(1) 通過(guò)固相增材后，在不對(duì)成形皮坯料熔化、不產(chǎn)生相變的情況下，首先采用激光對(duì)構(gòu)件固相成形單道次進(jìn)行橫向面部掃描；橫向面部掃描時(shí)，激光需通過(guò)振鏡和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)開完成偏擺，期路徑與需與數(shù)模一致，其掃描方式必須是寬幅快速對(duì)稱掃描，此時(shí)可以是一束激光，也可以是多束激光同時(shí)來(lái)完成，如圖1所示，詳見標(biāo)號(hào)13、14所示。

(2) 邊角掃掠，采用激光對(duì)固相增材單道成形坯料經(jīng)行邊角掃掠，同一束激光，一半能量用來(lái)熔化焊接固相增材后的邊角，一半激光用來(lái)形成修飾焊形式對(duì)邊角進(jìn)行掃掠，目的是降低表面粗糙度，如圖1 所示，標(biāo)號(hào)1~4為固相增材層后表示，詳見標(biāo)號(hào)5~11所示，標(biāo)號(hào)12為掃掠方式，即環(huán)狀來(lái)回掃描。

掃掠的方式需采用對(duì)稱掃掠，可以單束激光掃描，也可以多束激光同時(shí)掃描，掃描步長(zhǎng)與成形材料構(gòu)件尺寸及其工藝有關(guān)。

進(jìn)步點(diǎn)：

采用此項(xiàng)技術(shù)可在成形過(guò)程中逐層消除固相成形缺陷，降低每層的側(cè)壁表面粗糙度，使得成形坯件無(wú)需進(jìn)行二次機(jī)械加工即可使用，增加材料的利用率，降低生產(chǎn)成本和制造周期。本發(fā)明有工藝簡(jiǎn)單方便、適用性強(qiáng)、便于推廣應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。

一、具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

通過(guò)擴(kuò)散方式實(shí)施增材制造成形0.1mm厚的TC4鈦合金構(gòu)件，其平面尺寸為500mm×20mm，成形依據(jù)數(shù)模進(jìn)行，成形后，通過(guò)振鏡功率為1000W多模激光2臺(tái)，聚焦方式為散焦，焦斑直徑約為10mm，掃描速度5m/s，掃面幅面依據(jù)數(shù)模進(jìn)行。

邊角掃掠成形后，通過(guò)振鏡功率為1000W多模激光7臺(tái)，聚焦方式為散焦，焦斑直徑約為5mm，掃描速度5m/s，每束激光一半能量用于掃邊，一半能量用于掃邊側(cè)面，掃面邊角依據(jù)數(shù)模進(jìn)行。

二、附圖說(shuō)明

圖1 固相增材激光掃掠方法示意圖：

標(biāo)號(hào)1~4為固相增材層后表示，詳見標(biāo)號(hào)5~11所示，標(biāo)號(hào)12為掃掠方式，即環(huán)狀來(lái)回掃描。其掃描方式必須是寬幅快速對(duì)稱掃描，此時(shí)可以是一束激光，也可以是多束激光同時(shí)來(lái)完成，詳見標(biāo)號(hào)13、14所示。