金属封闭结构的制造方法与流程

1.本发明涉及金属加工技术领域，具体涉及一种金属封闭结构的制造方法。


背景技术：

2.电子束熔丝沉积快速制造技术是近年来发展起来的一种新兴增材制造技术。与其他快速成形技术一样，需要对零件的三维cad模型进行分层处理，并生成加工路径。利用高能电子束作为热源，熔化送进金属丝材，按照预定路径逐层堆积，并与前一层形成冶金结合，直至形成致密的金属零件。该技术具有成形速度快、零件设计自由度高、保护效果好、材料利用率高、能量转化率高等特点，适合大中型钛合金、铝合金等活性金属零件以及难熔合金零件的成型制造与结构修复。
3.在自由实体增材制造中，面对具有框架结构及封闭结构的零件，由于直接成形存在一定的困难。目前主流的成形方法主要分为两种。
4.第一种是：将框架或封闭结构局部增加金属的沉积填实，通过后期机械加工获得需要的零件结构。
5.第二种是：通过将完整的框架或封闭结构进行预先分解，利用增材制造打印各部分构件，经过机械加工后进行组合结构焊接，以获得需要的框架结构、封闭结构等。
6.第一中成型方式，通过增材制造填充空腔的方法获得框架结构、封闭结构的方式需要耗费更多的金属原材料，增加原材料成本的同时增加了时间的成本。后期进行机械加工时需要耗费更多的刀具及加工时间。显著增加了增材制造此类零件的成本，使竞争力降低。
7.第二种成型方式，通过后期焊接组合方式获得框架结构、封闭结构的零件的方式整体工艺相对复杂。焊接对于零件的装配质量要求较高，且焊缝的质量与性能均对原有结构具有一定的影响。对于结构复杂或焊接沟厚度较大的零件，焊接工艺受到较大的限制。适用于焊接组合方法的零件较少，而且较传统的加工方法本身并没有成本上的优势。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种金属封闭结构的制造方法，该金属封闭结构的制造方法可以减少原材料的浪费，同时在制备形成金属封闭结构的无需进行焊接，可以提高金属封闭结构的机械强度，保障了产品质量。
9.为了实现上述目的，根据本发明提供了一种金属封闭结构的制造方法，包括：
10.步骤101：获取金属封闭结构的结构特征；
11.步骤102：基于所述结构特征对所述金属封闭结构进行模块划分，获取主体加工区、至少两个封闭加工区和填充加工区；
12.步骤103：通过电子束熔丝工艺，堆积形成与所述主体加工区相对应的主体区；
13.步骤104：通过电子束熔丝工艺，在所述主体区的一个端面上形成第一填充层；
14.步骤105：转换所述主体区的姿态，通过电子束熔丝工艺，在所述主体区的另一个
端面上形成第二填充层；
15.步骤106：交替执行步骤104至步骤105，直到在所述主体区的端面上形成与所述封闭加工区对应设置的封闭区；
16.步骤107：在相邻两个所述封闭区之间设置与所述填充加工区相对应的填充部，制备获取金属封闭结构。
17.优选地，所述封闭加工区的数量等于所述主体加工区的自由端的数量。
18.优选地，在所述步骤104具体包括：
19.调整所述主体加工区的姿态，使得主体加工区的第一端面平行，且水平设置，在所述第一端面上通过电子束熔丝工艺形成一层第一填充层。
20.优选地，在所述步骤105具体包括：
21.再次调整所述主体加工区的姿态，使得主体加工区的第二端面平行，且水平设置，在所述第二端面上通过电子束熔丝工艺形成一层第二填充层。
22.优选地，所述步骤107具体包括：
23.又一次调整所述主体加工区的姿态，通过电子束熔丝工艺在相邻两个所述封闭区之间设置与所述填充加工区相对应的填充部，制备获取金属封闭结构。
24.有益效果：本发明提供的金属封闭结构的制造方法，在金属封闭结构制备过程中，先基于金属封闭结构的形状，对金属封闭结构进行模块划分，划分出主体加工区、至少两个封闭加工区和填充加工区，然后通过电子束熔丝工艺加工制备与主体加工区对应的主体区，进一步交替在主体区的不同端面上加工形成与封闭加工区对应的封闭区，最后在封闭区之间填充与填充加工区对应的填充部，即可制备形成金属封闭结构，该金属封闭结构的制造方法可以减少原材料的浪费，同时在制备形成金属封闭结构的无需进行焊接，可以提高金属封闭结构的机械强度，保障了产品质量。
附图说明
25.图1为本发明一些实施例的金属封闭结构的制造方法的步骤流程图。
26.图2是本发明一个实施例的金属封闭结构的加工步骤图。
27.附图标记说明：
28.1主体加工区；2封闭加工区、3填充加工区、4主体区、5第一填充层、6第二填充层、7封闭区、8填充部。
具体实施方式
29.下面结合附图详细介绍本发明技术方案。
30.图1为本发明一些实施例的金属封闭结构的制造方法的步骤流程图。图2是本发明一个实施例的金属封闭结构的加工步骤图。
31.如图1所示，根据本发明的一方面提供了一种金属封闭结构的制造方法，该金属封闭结构的制造方法包括：包括：
32.步骤101：获取金属封闭结构的结构特征；
33.步骤102：基于结构特征对金属封闭结构进行模块划分，获取主体加工区、至少两个封闭加工区和填充加工区；
34.步骤103：通过电子束熔丝工艺，堆积形成与主体加工区相对应的主体区；
35.步骤104：通过电子束熔丝工艺，在主体区的一个端面上形成第一填充层；
36.步骤105：转换主体区的姿态，通过电子束熔丝工艺，在主体区的另一个端面上形成第二填充层；
37.步骤106：交替执行步骤104至步骤105，直到在主体区的端面上形成与封闭加工区对应设置的封闭区；
38.步骤107：在相邻两个封闭区之间设置与填充加工区相对应的填充部，制备获取金属封闭结构。
39.本发明提供的金属封闭结构的制造方法，在金属封闭结构制备过程中，先基于金属封闭结构的形状，对金属封闭结构进行模块划分，划分出主体加工区、至少两个封闭加工区和填充加工区，然后通过电子束熔丝工艺加工制备与主体加工区对应的主体区，进一步交替在主体区的不同端面上加工形成与封闭加工区对应的封闭区，最后在封闭区之间填充与填充加工区对应的填充部，即可制备形成金属封闭结构，该金属封闭结构的制造方法可以减少原材料的浪费，同时在制备形成金属封闭结构的无需进行焊接，可以提高金属封闭结构的机械强度，保障了产品质量。
40.本发明提供的金属封闭结构的制造方法，通过成形姿态的变换可完成框架架构、封闭结构的成形，同时减小了后期机械加工的余量，节约了成本，扩展了电子束熔丝可成形零件的范围；封闭部分需要闭合的两个面交替成形可避免因其中一侧因温度较低金属蒸汽沉积造成的成分偏差，需要闭合的面交替成形还可以减小结合处易形成尖角的缺陷。
41.如图2所示，其中封闭加工区2为两个，制备金属封闭结构的步骤包括：步骤101：获取金属封闭结构的结构特征；步骤102：基于结构特征对金属封闭结构进行模块划分，获取主体加工区1、至少两个封闭加工区2和填充加工区3；步骤103：通过电子束熔丝工艺，堆积形成与主体加工区1相对应的主体区4；步骤104：通过电子束熔丝工艺，在主体区4的一个端面上形成第一填充层5；步骤105：转换主体区4的姿态，通过电子束熔丝工艺，在主体区4的另一个端面上形成第二填充层6；步骤106：交替执行步骤104至步骤105，直到在主体区4的端面上形成与封闭加工区2对应设置的封闭区7；步骤107：在相邻两个封闭区7之间设置与填充加工区3相对应的填充部8，制备获取金属封闭结构。进一步地，封闭加工区2的数量等于主体加工区1的自由端的数量。
42.进一步地，在步骤104具体包括：
43.调整主体加工区的姿态，使得主体加工区的第一端面平行，且水平设置，在第一端面上通过电子束熔丝工艺形成一层第一填充层。
44.在该实施例中，进一步提供了步骤104的具体步骤，通过调整调整主体加工区的姿态，使得主体加工区的第一端面平行能够确保第一填充层制备的稳定性和精确度，进而可以保障产品的精确度。
45.进一步地，在步骤105具体包括：
46.再次调整主体加工区的姿态，使得主体加工区的第二端面平行，且水平设置，在第二端面上通过电子束熔丝工艺形成一层第二填充层。
47.在该实施例中，进一步提供了步骤104的具体步骤，通过调整调整主体加工区的姿态，使得主体加工区的第二端面平行能够确保第二填充层制备的稳定性和精确度，进而可
以保障产品的精确度。
48.进一步地，步骤107具体包括：
49.又一次调整主体加工区的姿态，通过电子束熔丝工艺在相邻两个封闭区之间设置与填充加工区相对应的填充部，制备获取金属封闭结构。
50.在该实施例中，进一步提供了步骤107具体步骤，同样通过电子束熔丝工艺在相邻两个封闭区之间设置与填充加工区相对应的填充部，制备获取金属封闭结构，能够保障填充部的强度，保障金属封闭结构的一致性，可以提高产品质量。
51.实施例1
52.如图1所示，根据本发明的一方面提供了一种金属封闭结构的制造方法，该金属封闭结构的制造方法包括：包括：
53.步骤101：获取金属封闭结构的结构特征；
54.步骤102：基于结构特征对金属封闭结构进行模块划分，获取主体加工区、至少两个封闭加工区和填充加工区；
55.步骤103：通过电子束熔丝工艺，堆积形成与主体加工区相对应的主体区；
56.步骤104：通过电子束熔丝工艺，在主体区的一个端面上形成第一填充层；
57.步骤105：转换主体区的姿态，通过电子束熔丝工艺，在主体区的另一个端面上形成第二填充层；
58.步骤106：交替执行步骤104至步骤105，直到在主体区的端面上形成与封闭加工区对应设置的封闭区；
59.步骤107：在相邻两个封闭区之间设置与填充加工区相对应的填充部，制备获取金属封闭结构。
60.进一步地，封闭加工区的数量等于主体加工区的自由端的数量。
61.进一步地，在步骤104具体包括：
62.调整主体加工区的姿态，使得主体加工区的第一端面平行，且水平设置，在第一端面上通过电子束熔丝工艺形成一层第一填充层。
63.进一步地，在步骤105具体包括：
64.再次调整主体加工区的姿态，使得主体加工区的第二端面平行，且水平设置，在第二端面上通过电子束熔丝工艺形成一层第二填充层。
65.进一步地，步骤107具体包括：
66.又一次调整主体加工区的姿态，通过电子束熔丝工艺在相邻两个封闭区之间设置与填充加工区相对应的填充部，制备获取金属封闭结构。最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。