金屬增材制造工藝制訂與實(shí)施 課件 項(xiàng)目四 打印航空葉輪

項(xiàng)目四打印航空葉輪THREEDIMENSIONALPRINTINGSLM:Selectivelasermelting（選擇性激光熔化）是利用金屬粉末在激光束的熱作用下快速熔化、快速凝固的一種技術(shù)?！督饘僭霾闹圃旃に囍朴喤c實(shí)施》教材課件任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)YOURLOGOLearningObjectives1.了解金屬3D打印當(dāng)前在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀；2.理解航空葉輪輕量化的概念與意義；3.掌握SLM金屬增材制造航空葉輪的工藝特點(diǎn)及注意要點(diǎn)；4.能應(yīng)用切片軟件，合理選擇加工參數(shù)，完成打印程序；5.能夠操作金屬打印機(jī)完成本項(xiàng)目制件的打印工作；6.能夠完成本項(xiàng)目制件相關(guān)后序處理。35※項(xiàng)目情境：某航空企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品，計(jì)劃采用金屬增材打印工藝完成輕量化葉輪的制作。葉輪模型設(shè)計(jì)好以后，交由校企合作的增材制造技術(shù)應(yīng)用工作站進(jìn)行樣品模型打印。工作站研發(fā)團(tuán)隊(duì)需要對(duì)該模型進(jìn)行輕量化內(nèi)部晶格設(shè)計(jì)，然后完成切片打印，并清理出制件內(nèi)部粉末。該產(chǎn)品數(shù)量為兩件，材料為高溫合金。

工作站研發(fā)團(tuán)隊(duì)接到任務(wù)以后，通過任務(wù)單了解并分析客戶需求，根據(jù)客戶提供的3D模型進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，然后選擇加工方法、材料、設(shè)備等，制定打印工藝，完成打印及后處理，交付質(zhì)檢部驗(yàn)收確認(rèn)，并填寫設(shè)備使用情況和維護(hù)記錄。任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO任務(wù)一

項(xiàng)目獲取與分析?任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1.了解金屬3D打印當(dāng)前在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀；

2.理解輕量化設(shè)計(jì)的概念與其在航空航天制造領(lǐng)域的意義；

3.掌握SLM增材制造航空葉輪的工藝與應(yīng)用。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析【任務(wù)工單】產(chǎn)品名稱航空壓縮機(jī)編號(hào)

時(shí)間5天序號(hào)零件名稱規(guī)格材料數(shù)量/套生產(chǎn)要求1航空葉輪D200*100GH416921.增材加工成型部分及基體；2.減材加工配合固定部分；3.成型表面部分隨模具型腔一體處理。2

備注

接單日期生產(chǎn)部經(jīng)理意見（同意生產(chǎn)）完成日期：表4-1-1任務(wù)工單任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析請(qǐng)參見圖4-1-1，了解“航空葉輪”零件的最終效果：圖4-1-1零件效果圖任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析【項(xiàng)目分析】一、圖樣分析下圖為“航空葉輪”的零件圖（圖4-1-2），現(xiàn)做如下分析：圖4-1-2航空葉輪零件圖紙任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析1.整體分析

本產(chǎn)品為航空用壓縮機(jī)上的葉輪，該葉輪形體尺寸中等，呈放射狀葉片分布，內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)可以減少質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，相較于傳統(tǒng)減材加工工藝更適合采用增材制造方法。晶格結(jié)構(gòu)須運(yùn)用切片軟件3DXpert來設(shè)計(jì)生成，保持壁厚4mm左右即可。晶格結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)封閉大量金屬打印粉末，可通過后序底面鉆孔形成出粉孔來進(jìn)行清理。其它軸孔等精加工部位及表面處理交由客戶企業(yè)機(jī)械制造部完成。2.尺寸分析

該零件最大成型尺寸為160mm，最薄壁厚為2mm。軸孔等精加工部位由減材加工工藝完成，因此打印時(shí)相應(yīng)部分要留有0.2mm的精加工加工余量。高度方向要在大端面部位留有0.5mm以上的精加工余量。直徑方向，即零件外圍尺寸保留增材制造自然成型精度即可。3.表面質(zhì)量

本制品外表面要進(jìn)行強(qiáng)化熱處理及相關(guān)的拋光處理，相關(guān)工藝內(nèi)容由企業(yè)客戶自主完成。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析二、相關(guān)知識(shí)1.增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前，歐美發(fā)達(dá)國家紛紛制定了發(fā)展和推動(dòng)增材制造技術(shù)的國家戰(zhàn)略和規(guī)劃，增材制造技術(shù)已受到政府、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)和媒體的廣泛關(guān)注。早在2012年3月，美國白宮宣布了振興美國制造的新舉措，將投資10億美元幫助美國制造體系的改革。

其他一些發(fā)達(dá)國家也在積極推動(dòng)增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。德國建立了直接制造研究中心，主要研究和推動(dòng)增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域中結(jié)構(gòu)輕量化方面的應(yīng)用。澳大利亞政府啟動(dòng)了“微型發(fā)動(dòng)機(jī)增材制造技術(shù)”項(xiàng)目，旨在使用增材制造技術(shù)制造航空航天領(lǐng)域微型發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。日本政府也很重視增材制造技術(shù)的發(fā)展，通過優(yōu)惠政策和大量資金鼓勵(lì)產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合，有力促進(jìn)該技術(shù)在航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。

之所以會(huì)產(chǎn)生這一熱潮，是因?yàn)榻饘?D打印增材制造技術(shù)對(duì)航空航天領(lǐng)域帶來的效益是廣泛的。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析第一，加速新型航空航天器的研發(fā)。金屬3D打印高性能增材制造技術(shù)擺脫了模具制造這一顯著延長(zhǎng)研發(fā)時(shí)間的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，兼顧高精度、高性能、高柔性，可以快速制造結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的金屬零件，為先進(jìn)航空航天器的快速研發(fā)提供了有力的技術(shù)手段。第二，顯著減輕結(jié)構(gòu)重量。減輕結(jié)構(gòu)重量是航空航天器最重要的技術(shù)需求，傳統(tǒng)制造技術(shù)已經(jīng)被發(fā)揮到接近極限，難以再有更大的作為。而金屬3D打印高性能增材制造技術(shù)則可以在獲得同樣性能或更高性能的前提下，通過最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來顯著減輕金屬結(jié)構(gòu)件的重量。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析第三，顯著節(jié)約昂貴的戰(zhàn)略金屬材料。航空航天器由于對(duì)高性能的需求，需要大量使用鈦合金和鎳基超合金等昂貴的高性能、難加工的金屬材料。但很多零件的材料利用率非常低，一般低10%，有時(shí)甚至于僅為2%-5%。大量昂貴的金屬材料變成了難以再利用的廢屑，同時(shí)伴隨著極大的機(jī)械加工量。作為一種高性能近凈成型技術(shù)，金屬3D打印技術(shù)可以把高性能金屬零件制造的材料利用率提高到60%-95%，同時(shí)也就顯著減少了機(jī)械加工量。第四，制造一些過去無法實(shí)現(xiàn)的功能結(jié)構(gòu)，包括：拓?fù)鋬?yōu)化最合理的應(yīng)力分布結(jié)構(gòu)；通過最合理的復(fù)雜內(nèi)流道結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)最理想的溫度控制手段；通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料分布實(shí)現(xiàn)振動(dòng)頻率特征的調(diào)控，避免危險(xiǎn)的共振效應(yīng)；通過多材料任意復(fù)合實(shí)現(xiàn)一個(gè)零件的不同部位分別滿足不同的技術(shù)需求等。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析第五，通過激光組合制造技術(shù)改造提升傳統(tǒng)制造技術(shù)，使鑄造、鍛造和機(jī)械加工等傳統(tǒng)制造技術(shù)手段更好地發(fā)揮作用。激光立體成型技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)異質(zhì)材料的高性能結(jié)合，從而可以在通過鑄造、鍛造和機(jī)械加工等傳統(tǒng)技術(shù)制造出來的零件上任意添加精細(xì)結(jié)構(gòu)，并且使其具有與整體制造相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。這就可以把增材制造技術(shù)成型復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)制造技術(shù)高效率、低成本的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，形成最佳的制造策略。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析我國在“中國制造2025”規(guī)劃背景下，3D打印成為推動(dòng)智能制造的主線，航空航天是增材制造重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。多品種、小批量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等是航天獨(dú)有的產(chǎn)品特點(diǎn)，輕量化、低成本、快速研制的迫切需求與3D打印成型自由度高且快等特點(diǎn)高度契合。2021年5月15日，中國首枚火星探測(cè)器“天問”一號(hào)成功著陸。在天問一號(hào)探測(cè)器的著陸巡視器和環(huán)繞器的推進(jìn)分系統(tǒng)內(nèi)，作為著陸巡視器主發(fā)動(dòng)機(jī)的7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)在制造過程中因3D打印技術(shù)的使用取得了重要效益：重量和體積只有以前發(fā)動(dòng)機(jī)的三分之一，結(jié)構(gòu)也更加優(yōu)化、緊湊。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析2.增材制造技術(shù)在航空航天制造領(lǐng)域應(yīng)用的意義

大型現(xiàn)代飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)通常由數(shù)以萬計(jì)的部件組成，雖然并非所有部件都可以通過3D打印技術(shù)制造，但除了核心渦輪和壓氣機(jī)葉片之外的許多部件都可以合理地使用該技術(shù)，以下是在航空航天應(yīng)用中使用增材制造的典型意義：

（1）可構(gòu)建具有復(fù)雜幾何形狀的零件。

從直升機(jī)零件到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，航空航天部件有時(shí)需要在非常狹窄的空間中使用高度復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)工程師可以使用“自上而下的整體裝配式設(shè)計(jì)”來創(chuàng)建整個(gè)結(jié)構(gòu)的3D模型，而不是單獨(dú)創(chuàng)建小而復(fù)雜的零件。

（2）可實(shí)現(xiàn)更高效的原型設(shè)計(jì)。

無需設(shè)計(jì)模具和外包生產(chǎn)，航空航天工程師只需使用傳統(tǒng)制造方法所需的一小部分時(shí)間即可設(shè)計(jì)和打印原型。憑借更快地創(chuàng)建和測(cè)試原型的能力，航空航天公司可以加快上市時(shí)間并在競(jìng)爭(zhēng)中保持領(lǐng)先地位。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析

（3）可開展經(jīng)濟(jì)高效的生產(chǎn)。

對(duì)于傳統(tǒng)制造，許多航空航天應(yīng)用的材料浪費(fèi)可高達(dá)98%。而增材制造是增加材料而不是減少材料，因此可以大大減少材料浪費(fèi)，幫助制造商節(jié)省生產(chǎn)成本。

（4）可增加零件的剛度強(qiáng)度。

每次將較小的部件組裝成更大部件時(shí)，都會(huì)降低整體的結(jié)構(gòu)剛性。通過增材制造，設(shè)計(jì)工程師可以創(chuàng)建整個(gè)零件，包括空心中心和內(nèi)部組件，而沒有脆弱易損的接頭。

（5）可創(chuàng)建輕量級(jí)組件。

燃料是航空航天工業(yè)中成本最高的一項(xiàng)。減少燃料消耗的最好方法是制造更輕的零件。無需連接螺栓和螺釘?shù)炔考?，增材制造工藝可以將車架重量減少25%，同時(shí)提高結(jié)構(gòu)剛性。

（6）減少存儲(chǔ)需求

由于增材制造過程快速高效，與必須通過標(biāo)準(zhǔn)供應(yīng)鏈訂購相比，航空航天制造商可以在內(nèi)部自行生產(chǎn)組件，這減少了手頭備件或維護(hù)大量存儲(chǔ)設(shè)施的需要。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析3.輕量化設(shè)計(jì)主要概念

航天產(chǎn)品是“克克黃金”，每減重一公斤，就能節(jié)約幾十萬元的費(fèi)用。如果結(jié)構(gòu)材料能輕一些，不僅可以降低成本，還能搭載更多的載荷，進(jìn)行更多的空間試驗(yàn)。比如帶攝像機(jī)上去，就能使其具有更好的視覺、通信能力等等。在這種背景下，3D打印拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、晶格結(jié)構(gòu)等輕量化結(jié)構(gòu)，就特別有利于衛(wèi)星的輕量化設(shè)計(jì)，使它的功能密度更高。

中國空間技術(shù)研究院、南京航空航天大學(xué)以及北京理工大學(xué)方岱寧院士團(tuán)隊(duì)合作開展了考慮增材制造幾何約束的自支撐晶格單元?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)策略研究，相關(guān)成果成功用于我國多個(gè)新型超輕航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造。2019年，研制了國際首個(gè)增材制造全三維點(diǎn)陣整星結(jié)構(gòu)，并隨千乘一號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射；2019年，將拓?fù)鋬?yōu)化方法與細(xì)觀點(diǎn)陣填充相結(jié)合，完成了中巴地球資源04A衛(wèi)星、資源三號(hào)03衛(wèi)星等航天器的關(guān)鍵設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與研制，實(shí)現(xiàn)了在多個(gè)型號(hào)航天器中的在軌應(yīng)用；2020年，研制了基于增材制造三維點(diǎn)陣的相變儲(chǔ)能裝置結(jié)構(gòu)，隨天問一號(hào)火星探測(cè)器成功發(fā)射。同年，我國新一代載人飛船實(shí)驗(yàn)船成功驗(yàn)證，試驗(yàn)船搭載了星馳恒動(dòng)公司研制的60余件金屬3D打印產(chǎn)品，涉及三維點(diǎn)陣類輕質(zhì)材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。除此之外，月球及火星深空探測(cè)器的相變熱控制器以及集熱器框架也由薄壁和晶格填充結(jié)構(gòu)組成。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析封閉蒙皮包裹三維點(diǎn)陣的結(jié)構(gòu)形式可以有效提高支架類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效率，在航天器結(jié)構(gòu)輕量化方面具有推廣應(yīng)用前景（參見圖4-1-3）。圖4-1-3封閉蒙皮包裹三維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)類型任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析超輕型金屬晶格結(jié)構(gòu)解決了深空探測(cè)器復(fù)雜結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了極其復(fù)雜結(jié)構(gòu)的功能集成。這種外部蒙皮+內(nèi)部三維點(diǎn)陣、變密度、內(nèi)部含有流道等特殊復(fù)雜的構(gòu)型，在突破瓶頸、減重/提升性能、縮短周期、降低成本等方面產(chǎn)生了較大的綜合效益。晶格結(jié)構(gòu)屬于典型的輕量化設(shè)計(jì)手段之一，因此也引起了渦輪機(jī)械領(lǐng)域的興趣。研究表明，在壓縮機(jī)葉輪上應(yīng)用內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)可以減少質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。使用3D打印技術(shù)制造的內(nèi)部包含晶格結(jié)構(gòu)的葉輪（參見圖4-1-4），可以通過減少打印過程中積累的殘余應(yīng)力來提高葉輪的性能。圖4-1-4內(nèi)部包含晶格結(jié)構(gòu)的葉輪任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析4.實(shí)現(xiàn)輕量化的四種典型途徑。（1）中空夾層、薄壁加筋結(jié)構(gòu)。

銅合金尾噴管的內(nèi)外壁之間設(shè)計(jì)了50條隨形冷卻流道，增大冷卻接觸表面積，降低溫度達(dá)到快速冷卻的效果，有效提高了零件的工作溫度。

中空夾層、薄壁加筋結(jié)構(gòu)通常是由比較薄的面板與比較厚的芯子組合而成。在彎曲荷載下，面層材料主要承擔(dān)拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，芯材主要承擔(dān)剪切應(yīng)力，也承擔(dān)部分壓應(yīng)力。夾層結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、彎曲剛度與強(qiáng)度大、抗失穩(wěn)能力強(qiáng)、耐疲勞、吸音與隔熱等優(yōu)點(diǎn)。

在航空、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、體育運(yùn)動(dòng)器材、船舶制造、列車機(jī)車等領(lǐng)域，大量使用夾層結(jié)構(gòu)，減輕重量。（2）鏤空點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。

鏤空點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)可以達(dá)到工程強(qiáng)度、韌性、耐久性、靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能以及制造費(fèi)用的完美平衡。

三維鏤空結(jié)構(gòu)具有高度的空間對(duì)稱性，可將外部載荷均勻分解，在實(shí)現(xiàn)減重的同時(shí)保證承載能力。除了工程學(xué)方面的需求，鏤空點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)間具有空間孔隙（孔隙大小可調(diào)），在植入物的應(yīng)用方面，可以便于人體肌體（組織）與植入體的組織融合。

鏤空點(diǎn)陣單元設(shè)計(jì)有很高的的靈活性，根據(jù)使用的環(huán)境，可以設(shè)計(jì)具有不同形狀、尺寸、孔隙率的點(diǎn)陣單元。在構(gòu)件強(qiáng)度要求高的區(qū)域，將點(diǎn)陣單元密度調(diào)整的大一些，并選擇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的鏤空點(diǎn)陣單元；在構(gòu)件減重需求高的區(qū)域，添加輕量化幅度大的鏤空點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，鏤空結(jié)構(gòu)不僅可以規(guī)則排列，也可以隨機(jī)分布以便形成不規(guī)則的孔隙。另外，鏤空結(jié)構(gòu)還可以呈現(xiàn)變密度、厚度的梯度過渡排列，以適應(yīng)構(gòu)件整體的梯度強(qiáng)度要求。任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析（3）一體化結(jié)構(gòu)。一體化結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)除了帶來輕量化的優(yōu)勢(shì)，減少組裝的需求也為企業(yè)提升生產(chǎn)效益打開了可行性空間。這方面典型的案例是GE通過長(zhǎng)達(dá)10多年的探索將其噴油嘴的設(shè)計(jì)通過不斷的優(yōu)化、測(cè)試、再優(yōu)化，將噴油嘴的零件數(shù)量從20多個(gè)減少到一個(gè)。通過3D打印將結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一體化，不僅改善了噴油嘴容易過熱和積碳的問題，還將噴油嘴的使用壽命提高了5倍,并且將提高LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)的性能（參見圖4-1-5）。圖4-1-5GE金屬打印噴油嘴任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析（4）拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化展示件（如圖4-1-6）根據(jù)引用要求邊界條件，進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化處理及打印光順處理，實(shí)現(xiàn)了可打印性，最終減重了75%。拓?fù)鋬?yōu)化是縮短設(shè)計(jì)過程的重要手段，通過拓?fù)鋬?yōu)化來確定和去除那些不影響零件剛性的部位的材料。這實(shí)際是對(duì)原始零件進(jìn)行了材料的再分配，往往能實(shí)現(xiàn)基于減重要求的功能最優(yōu)化。拓?fù)鋬?yōu)化后的異形結(jié)構(gòu)經(jīng)仿真分析完成最終的建模，這些設(shè)計(jì)往往無法通過傳統(tǒng)加工方式加工，而通過金屬3D打印則可以實(shí)現(xiàn)。圖4-1-6拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)件任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析5.高溫合金材料介紹

高溫合金是在600-1200℃高溫下能承受一定應(yīng)力并具有抗氧化或抗腐蝕能力的合金。按基體元素主要可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金，最常用的是鈷基高溫合金。

高溫合金按制備工藝可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末冶金高溫合金。按強(qiáng)化方式有固溶強(qiáng)化型、沉淀強(qiáng)化型、氧化物彌散強(qiáng)化型和纖維強(qiáng)化型等。高溫合金主要用于制造航空、艦艇和工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機(jī)盤和燃燒室等高溫部件，還用于制造航天飛行器、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆、石油化工設(shè)備以及煤的轉(zhuǎn)化等能源轉(zhuǎn)換裝置。

變形高溫合金牌號(hào)，采用．“GH”字母組合作前綴(“G”、“H”分別為“高”、“合”漢語拼音的首位字母)，后接四位阿拉伯?dāng)?shù)字?！癎H”符號(hào)后第一位數(shù)字表示分類號(hào)，即：1——表示固溶強(qiáng)化型鐵基合金；2——表示時(shí)效硬化型鐵基合金；3——表示固溶強(qiáng)化型鎳基合金；4——表示時(shí)效硬化型鎳基合金；5——表示固溶強(qiáng)化型鈷基合金；6——表示時(shí)效硬化型鈷基合金。

本項(xiàng)目采用的高溫合金是GH4169是一種國產(chǎn)最常用的沉淀強(qiáng)化鎳基高溫合金，在-253～650℃溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能，650℃以下的屈服強(qiáng)度居變形高溫合金的首位，并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能，以及良好的加工性能、焊接性能良好。能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件.任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析三、現(xiàn)場(chǎng)條件分析打印工藝類型SLM激光融化工藝打印材料類型高溫合金GH5188打印機(jī)品牌型號(hào)YLM-328材料規(guī)格粉末粒度15~53μm設(shè)備最大打印尺寸D200*85后序處理去應(yīng)力退火、線割切片軟件3DXpert表面處理類型表面噴砂處理表4-1-2現(xiàn)場(chǎng)條件分析表任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析【工藝方案制定】一、工藝路線分析

客戶提供的葉輪模型數(shù)據(jù)只是最終產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，缺乏增材或減材工藝余量方面的考量。此外模型在傳輸或轉(zhuǎn)換過程中可能也會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)缺損、失真等情況，因此首先必須對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查分析，對(duì)于模型數(shù)據(jù)破損失真的部位進(jìn)行修復(fù)，對(duì)于需要后期減材加工的部位要適當(dāng)留取余量。模型數(shù)據(jù)修正后，就可以導(dǎo)入切片工藝軟件內(nèi)進(jìn)行打印工藝設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)置，最終后置完成切片編程。

將后置出來的程序傳輸?shù)酱蛴≡O(shè)備，然后執(zhí)行金屬增材打印。完成后一體取下工件和打印基板，清粉后整體進(jìn)行去應(yīng)力退火。

航空葉輪打印完成后，根據(jù)客戶需求，后序處理包括線切割取件，以及表面清粉和內(nèi)部清粉。因此只需要在其大端面加工出粉孔，清理出內(nèi)部晶格粉末即可。最后再適當(dāng)噴砂處理，獲取最終合格產(chǎn)品。工藝路線可參見圖4-1-7所示。圖4-1-7工藝路線圖任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析二、制定工藝方案（見表4-1-3）表4-1-3工藝過程卡班級(jí)：工藝過程卡片產(chǎn)品型號(hào)

零件圖號(hào)

產(chǎn)品名稱航空壓縮機(jī)零件名稱航空葉輪加工數(shù)2材料牌號(hào)GH5188材料形態(tài)粉末制件體積

預(yù)估用時(shí)

預(yù)估耗材（克）

工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容車間工段設(shè)備工藝裝備工時(shí)準(zhǔn)終單件01模型分析檢查模型尺寸，檢查模型數(shù)據(jù)是否有破損微機(jī)室

計(jì)算機(jī)NX軟件

分析圖紙，對(duì)需要減材加工部位進(jìn)行余量設(shè)置微機(jī)室

計(jì)算機(jī)NX軟件

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換微機(jī)室

計(jì)算機(jī)NX軟件

02切片編程模型調(diào)入切片軟件微機(jī)室

計(jì)算機(jī)3D-Xpert軟件

調(diào)整模型擺放微機(jī)室

計(jì)算機(jī)3D-Xpert軟件

對(duì)模型進(jìn)行支撐設(shè)置微機(jī)室

計(jì)算機(jī)3D-Xpert軟件

任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析

設(shè)置激光掃描策略和激光參數(shù)微機(jī)室

計(jì)算機(jī)3D-Xpert軟件

執(zhí)行切片，后置程序微機(jī)室

計(jì)算機(jī)3D-Xpert軟件

03實(shí)施打印穿戴好工裝，做好安全防護(hù)，牢記安全操作規(guī)程增材車間

金屬打印機(jī)工裝、面罩、吸塵器、毛刷

進(jìn)行金屬打印準(zhǔn)備，檢查設(shè)備各項(xiàng)指標(biāo)是否正常增材車間

惰性氣體機(jī)、激光冷卻機(jī)、抽氧風(fēng)機(jī)、金屬打印機(jī)打印基板、烘干機(jī)、粉筒、吸塵器、毛刷

制備惰性氣體，添加干燥金屬粉末增材車間

惰性氣體機(jī)、金屬打印機(jī)打印基板、烘干機(jī)、粉筒、吸塵器、毛刷

安裝刮條，找平工作臺(tái)，調(diào)整刮板高度增材車間

金屬打印機(jī)打印基板、烘干機(jī)、粉筒、吸塵器、毛刷

關(guān)閉打印艙，降低含氧量增材車間

抽氧風(fēng)機(jī)、金屬打印機(jī)打印基板、烘干機(jī)、粉筒、吸塵器、毛刷

輸入程序，開始打印增材車間

惰性氣體機(jī)、激光冷卻機(jī)、抽氧風(fēng)機(jī)、金屬打印機(jī)打印基板、烘干機(jī)、粉筒、吸塵器、毛刷

打印完成后，規(guī)范開倉，清粉取件增材車間

抽氧風(fēng)機(jī)、金屬打印機(jī)打印基板、烘干機(jī)、粉筒、吸塵器、毛刷

任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析04后序處理線切割割斷工件線割室

線切割機(jī)床百分表、基板夾具

加工底面出粉孔（隨后出粉）機(jī)加工室

數(shù)控銑床或鉆床卡盤或虎鉗、百分表

表面噴砂處理噴砂室

噴砂機(jī)

設(shè)計(jì)（日期）校對(duì)（日期）審核（日期）標(biāo)準(zhǔn)化（日期）會(huì)簽（日期）

標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期任務(wù)一項(xiàng)目獲取與分析【團(tuán)隊(duì)分工】團(tuán)隊(duì)分工可根據(jù)各成員特點(diǎn)興趣，進(jìn)行小組間均質(zhì)分組，并填寫下表組別：成員姓名承擔(dān)主要角色任務(wù)

表4-1-4團(tuán)隊(duì)分工表THANKS感謝聆聽項(xiàng)目四打印航空葉輪THREEDIMENSIONALPRINTINGSLM:Selectivelasermelting（選擇性激光熔化）是利用金屬粉末在激光束的熱作用下快速熔化、快速凝固的一種技術(shù)?！督饘僭霾闹圃旃に囍朴喤c實(shí)施》教材課件任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO任務(wù)二

數(shù)據(jù)處理與編程?任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握SLM金屬增材制造航空葉輪的工藝特點(diǎn)及工藝規(guī)程；2.能運(yùn)用軟件對(duì)模型進(jìn)行檢測(cè)修復(fù)，學(xué)會(huì)與客戶良好溝通；3.能應(yīng)用切片軟件，合理選擇加工參數(shù)，完成打印程序編制。任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【模型數(shù)據(jù)處理】一、模型檢查

客戶提供的模型一般不能夠直接進(jìn)行使用，需要對(duì)模型進(jìn)行詳細(xì)檢查，尤其經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以后，要著重檢查數(shù)據(jù)是否存在缺損的情況等，不能貿(mào)然使用模型，個(gè)別情況還要與客戶進(jìn)行反復(fù)溝通確認(rèn)，以免給后續(xù)加工造成麻煩和損失?？蓞⒁娤卤磉M(jìn)行點(diǎn)檢：檢查項(xiàng)目是/否問題點(diǎn)解決措施1.各部分尺寸是否與客戶確認(rèn)

2.是否要進(jìn)行縮放

3.是否要留取減材余量

4.是否存在破損面

5.其它：

任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程二、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表1-2-2模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表原始模型格式¨STP¨STL¨OBJ¨其它（）擬要轉(zhuǎn)化格式¨STP¨STL¨OBJ¨其它（）溫馨提示：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化后一般還要再次對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，可以在切片軟件里進(jìn)一步完成檢查及修復(fù)。任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程【切片編程步驟】（見表4-2-3）表4-2-3切片編程步驟說明表步驟名稱說明圖示（一）打開軟件打開3DXpert軟件單擊上方工具菜單圖標(biāo)，新建mm3D打印項(xiàng)目任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（二）選擇打印機(jī)1.單擊右側(cè)工具欄圖標(biāo)，編輯打印機(jī)

2.編輯打印機(jī)的型號(hào)、基板類型(300x300基板）、材料Ni718、最小懸垂角度（45.）任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（三）導(dǎo)入模型1.單擊右側(cè)右側(cè)工具欄圖標(biāo)，-增加3DP組件（stl，step等文件）

2.保持原始方向任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（四）模型擺放：模型擺放軸測(cè)圖、正視圖（距底面1.5mm）單擊右側(cè)右側(cè)工具欄圖標(biāo)，確定物體位置

2.Z增量輸入2mm，讓物體離底面2mm任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程3.查看軸測(cè)圖、正視圖任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（五）打印前準(zhǔn)備1.單擊右側(cè)工具欄圖標(biāo)，進(jìn)行打印前準(zhǔn)備：檢查各類型特征

2.單擊檢查（檢查各類型特征）

3.單擊右側(cè)工具欄圖標(biāo)，建立模型分析任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程4.單擊開始分析任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（六）晶格設(shè)計(jì)1.單擊右側(cè)工具欄圖標(biāo)，選擇葉輪零件，創(chuàng)建晶格

2.單擊左上角圖標(biāo)，進(jìn)入晶格參數(shù)設(shè)置對(duì)話框任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程3.晶格參數(shù)：晶格類型選擇均布單元類型Diamond節(jié)點(diǎn)類型Sphere連接器類型Cylinder單元尺寸X3.5mmY3.5mmZ6mm節(jié)點(diǎn)直徑1.2mm連接器直徑1mm

4.選擇左上角定義殼、開方面按鈕設(shè)定

5.選擇抽殼命令偏置值4mm不設(shè)定開放面任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程6.完成晶格創(chuàng)建任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（七）支撐設(shè)計(jì)1.單擊右側(cè)工具欄圖標(biāo)，設(shè)置支撐管理器任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程2.設(shè)置創(chuàng)建區(qū)域：懸垂角度為“45”，最小寬度為“2”，偏置為“1”，與垂直面的角度為“10”，勾選最底部區(qū)域選項(xiàng)任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程3.在支撐區(qū)域顯示軸測(cè)圖4.選好支撐區(qū)域任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程5.添加實(shí)體支撐

6.實(shí)體支撐參數(shù)設(shè)置界面勾選碎片化X間隔10mm寬度1mm角度45°任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程7.支撐加載完成，查看軸測(cè)圖任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（八）參數(shù)設(shè)置1.分配工藝（1）單擊右側(cè)工具欄計(jì)算切片

（2）選擇掃描策略任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（3）編輯掃描策略參數(shù)

（4）Part掃描策略參數(shù)：（單位um）切片層厚30工藝間交錯(cuò)200勾選墻支撐運(yùn)動(dòng)勾選考慮氣流方向避開夾角范圍37°旋轉(zhuǎn)起始角30°增量角度67°勾選下表面（3層，角度大于30°）、中間層任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（5）Part掃描策略輪廓參數(shù)（單位um）C1輪廓參數(shù)：下表面80；中間層80；勾選尖部、進(jìn)入、退出、等長(zhǎng)分割20000；方向指引為反轉(zhuǎn)，掃描順序?yàn)檫B續(xù)C2輪廓參數(shù)：下表面160；中間層160；勾選尖部、進(jìn)入、退出、等長(zhǎng)分割20000；方向指引為反轉(zhuǎn)，掃描順序?yàn)檫B續(xù)

（6）Part掃描策略填充軌跡參數(shù)（單位um）填充軌跡參數(shù)：下表面240、中間層240填充下表面區(qū)域：條帶形式，步距100，單元寬度8000，單元邊界否，偏置、交錯(cuò)為0，掃描順序連續(xù)，填充方向水平填充中間層區(qū)域：條帶形式，步距100，單元寬度8000，單元邊界否，偏置、交錯(cuò)為0，掃描順序連續(xù)，填充方向水平任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（7）LatticeSupport掃描策略常規(guī)參數(shù)切片層厚30工藝間交錯(cuò)200考慮氣流方向避開夾角范圍30°旋轉(zhuǎn)起始角15°增量角度67°勾選中間層

（8）WallSupport掃描策略填充軌跡參數(shù)（單位um）填充軌跡參數(shù)：中間層80填充中間層區(qū)域：條帶形式，步距100，單元寬度8000，單元邊界否，偏置、交錯(cuò)為0，掃描順序連續(xù)，填充方向水平無輪廓軌跡、參數(shù)任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程2.激光參數(shù)單擊工藝設(shè)計(jì)界面左下角“激光參數(shù)”按鈕

（1）層厚度30um零件實(shí)體激光參數(shù)界面（下表面）C1功率240W速度1200mm/sC2功率240W速度1200mm/s填充功率250W速度1200mm/s任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（2）層厚度30um零件實(shí)體激光參數(shù)界面（中間層）C1功率240W速度1200mm/sC2功率240W速度1200mm/s填充功率260W速度1200mm/s

（3）Part激光參數(shù)應(yīng)用至策略設(shè)置任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（九）計(jì)算切片1.選好策略后開始切片處理任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（十）仿真觀察單擊右側(cè)工具欄圖標(biāo)，設(shè)置切片查看器。拖動(dòng)進(jìn)度條查看切片是否正確任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程（十一）后置程序1.單擊右側(cè)工具欄輸出至打印機(jī)：導(dǎo)出CLI格式文件任務(wù)二數(shù)據(jù)處理與編程2.選擇要保存的地址THANKS感謝聆聽項(xiàng)目四打印航空葉輪THREEDIMENSIONALPRINTINGSLM:Selectivelasermelting（選擇性激光熔化）是利用金屬粉末在激光束的熱作用下快速熔化、快速凝固的一種技術(shù)?！督饘僭霾闹圃旃に囍朴喤c實(shí)施》教材課件任務(wù)三實(shí)施打印與控制任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO?任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能將有效打印程序快速傳輸?shù)皆霾脑O(shè)備中；2.能熟練掌握SLM328型金屬打印設(shè)備的基本操作；3.能合理的配備打印粉末，熟練添加或清理粉末；4.能熟練掌握設(shè)備基本調(diào)試操作，包括刮刀、工作臺(tái)等的合理間隙；5.能有效監(jiān)控打印過程，并采取合理處置措施?！窘饘俅蛴“踩僮饕?guī)程】(參見項(xiàng)目一所列相關(guān)內(nèi)容）任務(wù)三實(shí)施打印與控制圖1-3-2120型金屬3D打印機(jī)【打印過程及說明】（見表4-3-1）表4-3-1金屬打印步驟說明表步驟說明圖示（一）打印前檢查與確認(rèn)1.操作前穿戴好防護(hù)服，戴口罩（內(nèi)側(cè)為普通口罩，外側(cè)為防毒口罩）、帶上一次性手套、防靜電手環(huán)，并整理好袖口。任務(wù)三實(shí)施打印與控制步驟說明圖示（一）打印前檢查與確認(rèn)2.在前面切片環(huán)節(jié)已經(jīng)通過模型和材料規(guī)格完成了對(duì)設(shè)備型號(hào)的選擇。在本環(huán)節(jié)打印前仍需要再次確認(rèn)設(shè)備規(guī)格型號(hào)，本次打印模型尺寸為200*200*77mm，材料為高溫合金Ni718粉末，因此需要YLM328設(shè)備進(jìn)行打印。任務(wù)三實(shí)施打印與控制步驟說明圖示（一）打印前檢查與確認(rèn)3.現(xiàn)場(chǎng)對(duì)打印設(shè)備進(jìn)行打印前檢查與確認(rèn)，包括冷水機(jī)循環(huán)水位是否處于安全高度值；設(shè)備所在車間的環(huán)境溫度保持在（25±5）℃，濕度小于75%。確保順利完成本次打印任務(wù)。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（二）啟動(dòng)設(shè)備1.首先打開電源總開關(guān)，讓所有設(shè)備通電。接著打開冷水機(jī)電源開關(guān)，確保冷水機(jī)處于制冷狀態(tài)。打開循環(huán)過濾器電源開關(guān)，確保風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。打開金屬打印機(jī)電源開關(guān)。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（二）啟動(dòng)設(shè)備2.啟動(dòng)金屬打印機(jī)內(nèi)置電腦，打開配套操作軟件。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（三）預(yù)制惰性氣體1.打印的過程中需要不斷往打印室內(nèi)部充入惰性氣體，以此來保證打印層不被氧化。材料不同，需要的惰性氣體也不相同。高溫合金Ni718粉末可以用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體使用。制氮機(jī)在開啟之前需要先打開空氣壓縮機(jī)，并保證壓縮氣壓為0.5-0.8MPa。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（三）預(yù)制惰性氣體2.根據(jù)要求順序按下開關(guān)運(yùn)行制氮機(jī)，制氮機(jī)運(yùn)行后需要一定的時(shí)間氮?dú)饧兌炔拍苓_(dá)到99.99%，后方可進(jìn)行打印操作。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（四）打印前清理1.打印前要先完成對(duì)設(shè)備粉末的清理工作，應(yīng)該從上而下，從里到外順序進(jìn)行。首先進(jìn)行的是成型缸內(nèi)的粉末清理（各個(gè)缸室的清理都包括掃、吸、擦三步）。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（四）打印前清理2.進(jìn)行粉缸內(nèi)的粉末清理。進(jìn)行整個(gè)打印艙內(nèi)部的粉末清理工作，包括各構(gòu)件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、各部位死角清理等。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（四）打印前清理3.清理完打印室內(nèi)粉末后，需要用無塵布蘸酒精擦拭振鏡保護(hù)鏡，擦拭的手法為由里向外，順時(shí)針螺旋擦拭。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（四）打印前清理4.最后進(jìn)行周圍環(huán)境衛(wèi)生清理工作。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（五）配制粉末材料1.打印前要提前完成粉末的配置，二次使用的粉末進(jìn)行必要的篩粉與過濾。二次使用粉末在使用前需要達(dá)到一定的混合比例，一般都要加入1/3的新粉，保證粉末的粒度和純度，該項(xiàng)操作也是打印成功的必要保障。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（五）配制粉末材料2.新粉和二次使用的粉末都需要烘干，并且保證干燥度到達(dá)98%以上。粉末的干燥度影響著粉末的流動(dòng)性，粉末流動(dòng)性的好壞決定落粉或鋪粉的效果，最終影都將響打印成敗。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（六）添加粉末1.把配置好的粉末先灌裝到加粉筒，利用到的工具有鏟子、漏斗等，灌裝粉末時(shí)定要穿戴必要的防護(hù)用具，如靜電衣、防塵面具、防靜電手環(huán)等。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（六）添加粉末2.利用加粉筒把設(shè)備的粉缸加滿。加粉時(shí)需要把所有接口關(guān)閉，安裝到位后再打開,方便落粉。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（七）更換、調(diào)平基板1.根據(jù)打印材料不同，選擇相應(yīng)基板材料。本項(xiàng)目打印粉末為高溫合金Ni718，選擇的基板材料為45#或不銹鋼板。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（七）更換、調(diào)平基板2.固定前需要將基板和打印艙底面調(diào)平，如基板的平面度不高，可以采用在基板下面墊調(diào)高墊片。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（七）更換、調(diào)平基板3.找好水平后，利用六方扳手通過螺母固定，把打印基板安裝在成型缸底部，和成型缸地面平齊。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（七）更換、調(diào)平基板4.固定后，使基板向上移動(dòng)1mm,保證激光焦距最佳位置。因?yàn)檎{(diào)整焦距位置是在基板上1mm處調(diào)整的，所以基板上1mm處為最佳焦距。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（八）更換刮條、調(diào)整刮刀1.利用扳手將整個(gè)刮刀全部拆下，清理刮刀上的殘留粉末和雜質(zhì)。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（八）更換刮條、調(diào)整刮刀2.用剪刀裁剪汽車雨刮條最前面的橡膠部分，裁剪要均勻，大小合適。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（八）更換刮條、調(diào)整刮刀3.將裁剪好的刮條安裝到刮刀下部，觀察橡膠條是否垂直于鎖緊端面，不垂直要進(jìn)行調(diào)整，最后鎖緊螺母使其牢固。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（八）更換刮條、調(diào)整刮刀4.將刮刀裝回到設(shè)備相應(yīng)位置，并配合塞尺，調(diào)節(jié)刮條相對(duì)于基板的位置，使左右間隙合適。（0.03mm左右）任務(wù)三實(shí)施打印與控制（九）鋪粉、調(diào)整打印基板1.通過操作控制系統(tǒng)，完成刮刀撞粉、粉筒落粉和刮刀前后擺動(dòng)參數(shù)設(shè)置，使落粉粉量合適，使刮刀前后擺動(dòng)范圍合適。

任務(wù)三實(shí)施打印與控制（九）鋪粉、調(diào)整打印基板2.通過觀察粉層厚度與均勻程度，調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)刮刀和基板高度，完成鋪粉工作。

任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十）設(shè)備預(yù)環(huán)境1.關(guān)閉打印室倉門。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十）設(shè)備預(yù)環(huán)境2.打開惰性氣體電磁閥，打開設(shè)備洗氣閥，充入惰性氣體，降低氧含量。當(dāng)室內(nèi)氧含量達(dá)到0.2以下可以開始打印。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十）設(shè)備預(yù)環(huán)境3.打開底板加熱，底板溫度設(shè)置為60°。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十一）導(dǎo)入模型打印程序1.在導(dǎo)入界面選擇后綴為cli格式的文件。2.通過預(yù)覽查看，檢查程序和首層的路線軌跡。3.查看當(dāng)前成型層和預(yù)計(jì)打印時(shí)間等。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十二）運(yùn)行程序1.檢查各運(yùn)行環(huán)境參數(shù)包括：室內(nèi)氧含量、粉末余量、基板溫度、風(fēng)機(jī)狀態(tài)、水冷機(jī)狀態(tài)、過濾系統(tǒng)狀態(tài)等。2.以上參數(shù)均在正常范圍內(nèi)，開始成型打印。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十三）過程控制1.檢查鋪粉效果，查看整個(gè)基板的鋪粉情況，需要至少保證整個(gè)基板鋪粉正常，沒有缺粉情況。（由于下面有2-3mm的實(shí)體支撐，初始層可以再酌情考慮）任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十三）過程控制2.檢查頂粉口的頂粉量，既不能太少，又不能太多。太少可能影響成型區(qū)域鋪粉效果，太多可能會(huì)浪費(fèi)粉末，減少鋪粉次數(shù)。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十三）過程控制3.檢查風(fēng)場(chǎng)方向和排塵效果，首先保證排風(fēng)和吸塵方向正確。其次能保證揚(yáng)塵能落到非打印區(qū)域或直接吸走。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十三）過程控制4.檢查掃描區(qū)域有無打印異樣，是否存在激光功率不足，支撐強(qiáng)度不足或過燒情況。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十四）打印完成1.打印完成后，界面顯示打印完成。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十四）打印完成2.關(guān)閉循環(huán)過濾系統(tǒng)變頻器。任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十五）清粉取件1.打印結(jié)束后，為保證打印艙內(nèi)外溫度及氣壓的逐漸平衡，最好靜待一段時(shí)間后，再緩慢打開艙門。

任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十五）清粉取件2.手動(dòng)移動(dòng)底板升出成型缸。

任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十五）清粉取件3.用毛刷清理粉末，把多余粉末掃進(jìn)收分筒內(nèi)，用吸塵器對(duì)殘余粉末進(jìn)行最后清理。。

任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十五）清粉取件4.用手風(fēng)器清理沉孔里粉末，拆除底板。

任務(wù)三實(shí)施打印與控制（十六）關(guān)機(jī)1.關(guān)閉配套軟件APP，金屬打印機(jī)內(nèi)置電腦關(guān)機(jī)。2.關(guān)閉金屬打印機(jī)電源開關(guān)；關(guān)閉冷水機(jī)電源開關(guān)；關(guān)閉循環(huán)過濾器電源開關(guān)；關(guān)閉制氮機(jī)電源開關(guān)，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)電源開關(guān)；最后關(guān)閉電源總開關(guān)，使所有設(shè)備斷電。任務(wù)三實(shí)施打印與控制1.金屬打印中，支撐的作用是什么？

盡管我們可以通過設(shè)計(jì)來盡可能減少支撐，但有時(shí)也不可能將其完全消除。支撐有三大主要功能：（1）隔離材料：支撐可用于“固定”未與前一層相連的材料（即與加工托盤形成的角度小于45°的懸伸結(jié)構(gòu)，或局部最低點(diǎn)特征）。最好是將支撐結(jié)構(gòu)集成到組件設(shè)計(jì)中。（2）減少殘留應(yīng)力：我們應(yīng)通過設(shè)計(jì)來減小加工過程中的殘留應(yīng)力，避免尖銳邊緣，并避免大面積加工區(qū)域直接附著在加工托盤上。如果這點(diǎn)無法實(shí)現(xiàn)，那么可以應(yīng)用支撐來抵消零件中的應(yīng)力，防止材料從加工托盤上脫落。這一方法不推薦用于批量生產(chǎn)加工件。（3）散熱通道：未熔粉末是一種絕熱體。支撐會(huì)從下表層區(qū)域轉(zhuǎn)移走一些熱量，這有助于避免粉末燃燒、過度熔化、變形和變色；對(duì)于正對(duì)刮刀方向的下表層，其效果尤為顯著。通過旋轉(zhuǎn)零件改變其與刮刀的相對(duì)朝向，也可減少上述不利影響。?知識(shí)加油站-SLM激光選區(qū)熔化打印的相關(guān)注意問題任務(wù)三實(shí)施打印與控制2.主要支撐和輔助支撐（1）主要支撐指的是那些在CAD環(huán)境中隨組件一起開發(fā)的支撐，它是一次性結(jié)構(gòu)，當(dāng)加工完成時(shí)將被移除。輔助支撐是那些在加工文件處理軟件中生成的支撐。（2）主要支撐的特點(diǎn)是堅(jiān)固，可控性更好?？梢詫⑺鼈儗?dǎo)入到加工文件處理軟件中（以STL形式），或與零件的主體一起設(shè)計(jì)。還可以使用完整的修訂控制功能將它們以參數(shù)的形式導(dǎo)出。也可以執(zhí)行有限元應(yīng)力分析。此外，我們可以設(shè)計(jì)和模擬主要支撐，讓其以可控方式傳遞熱量，如圖4-3-1所示。在加工文件處理軟件中創(chuàng)建的輔助支撐也可通過參數(shù)進(jìn)行管理，但缺乏可追溯性和可重復(fù)性。如果更改零件設(shè)計(jì)，它們可能需要重建。混合支撐設(shè)計(jì)充分利用CAD設(shè)計(jì)和加工文件處理軟件的優(yōu)勢(shì)來實(shí)現(xiàn)最佳方案。圖4-3-1主要支撐與輔助支撐任務(wù)三實(shí)施打印與控制

3.圓角和倒角

雖然0.3mm～1mm的水平懸伸結(jié)構(gòu)可采用自身支撐，但是不建議這樣做。而超過1mm的懸伸結(jié)構(gòu)則必須要重新設(shè)計(jì)或?yàn)槠涮砑又??？稍诮M件中添加圓角和倒角以消除懸伸結(jié)構(gòu)。

4.關(guān)于移除支撐的問題

孔洞和管道內(nèi)的支撐很難移除，并且可能需要后續(xù)加工。同樣，支撐太小也會(huì)給移除帶來難度。如果零件的幾何形狀比支撐更加脆弱，則在后期處理過程中零件損壞的風(fēng)險(xiǎn)較高。

5.水平細(xì)節(jié)——添加支撐或重新設(shè)計(jì)

零件側(cè)面露出的橫向孔可能也需要支撐。在大多數(shù)激光粉末床機(jī)器上可加工出的孔的最小尺寸為0.4mm。

直徑大于10mm的孔洞和管道將需要在其中心添加支撐，此時(shí)應(yīng)考慮重新設(shè)計(jì)。直徑介于這兩個(gè)尺寸之間的孔洞可在不添加支撐的情況下加工，但它們的下表層表面可能會(huì)出現(xiàn)一些變形，這是因?yàn)閼疑觳糠稚戏降娜鄢乩鋮s速度減慢所致。

任務(wù)三實(shí)施打印與控制

由于水平孔的圓度很可能不會(huì)十分理想，因此更可行的方法通常是改變它們的形狀以便它們能夠采用自身支撐。在某些情況下，淚滴形或菱形孔都是可以接受的最終特征。兩種輪廓都可用于流體通道，并可提供相似的液壓性能，但是菱形孔能夠更好地抵抗流體壓力。

在其他情況下，如果要求必須有高精度的圓孔，則需要進(jìn)行后期加工。菱形孔可用作銑削加工的對(duì)稱導(dǎo)孔，這點(diǎn)比淚滴形孔更好。在許多情況下，不在增材制造階段加工這些孔，而是在后期處理階段在實(shí)心結(jié)構(gòu)上鉆孔，這可能是最合理的方式。

如果要將10mm以上的孔改造成自身支撐的菱形孔，可以使用倒角半徑以避免較高支撐，移除相對(duì)加工托盤的懸伸角度小于45°的區(qū)域。打印時(shí)，直接緊貼打印基板完成零件加工，同時(shí)留有額外的加工余量，用于切割下工件。THANKS感謝聆聽項(xiàng)目四打印航空葉輪THREEDIMENSIONALPRINTINGSLM:Selectivelasermelting（選擇性激光熔化）是利用金屬粉末在激光束的熱作用下快速熔化、快速凝固的一種技術(shù)?！督饘僭霾闹圃旃に囍朴喤c實(shí)施》教材課件任務(wù)四后序處理與檢測(cè)任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO?任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解金屬打印后序處理的常見工藝特點(diǎn)；2.能掌握鉆孔的基本操作；3.能掌握內(nèi)部晶格出粉清粉操作；4.能掌握噴砂操作。。任務(wù)四后序處理與檢測(cè)【后處理工藝路線】本項(xiàng)目產(chǎn)品航空葉輪已完成增材部分加工，后序處理主要是清除內(nèi)部晶格包裹的金屬粉末，以及進(jìn)行表面噴砂處理。在保證滿足客戶產(chǎn)品需求的前提下，特制定以下工藝路線（參見圖4-4-1），我們將分步驟進(jìn)行展開學(xué)習(xí)：

圖4-4-1工藝路線圖任務(wù)四后序處理與檢測(cè)【線切割加工】一、線切割設(shè)備介紹線切割設(shè)備是在電火花穿孔、成形加工的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。是利用移動(dòng)的金屬絲(鉬絲、銅絲或者合金絲)作電極絲，靠電極絲和工件之間脈沖電火花放電，產(chǎn)生高溫使金屬熔化或汽化，形成切縫，從而切割出零件的加工方法。（見圖4-4-2和4-4-3）圖4-4-2線切割機(jī)床結(jié)構(gòu)原理圖圖4-4-3線切割機(jī)床任務(wù)四后序處理與檢測(cè)二、線切割安全規(guī)程1.操作者必須熟悉設(shè)備的一般結(jié)構(gòu)和性能，嚴(yán)禁超性能使用設(shè)備。2.工作前操作者應(yīng)穿戴好各種勞保用品，以確保工作安全。3.操作者不可違反使用手冊(cè)所列各項(xiàng)要求與規(guī)定。4.嚴(yán)禁移動(dòng)或損壞安裝在機(jī)床上的警告標(biāo)牌、銘板。5.操作者必須嚴(yán)格遵守勞動(dòng)紀(jì)律，不能空離崗位，設(shè)備在運(yùn)行中不得從事與工作無關(guān)的其它工作，做到機(jī)轉(zhuǎn)人在，人走機(jī)停，非操作人員不得亂動(dòng)機(jī)床的任何按鈕和裝置。6.機(jī)器上的任何保護(hù)設(shè)施，均不可擅自移去或修改。7.禁止在機(jī)床周圍放置障礙物，工作空間應(yīng)足夠大。8.某一項(xiàng)工作如需倆人或多人共同完成時(shí)，應(yīng)注意相互間的協(xié)調(diào)一致。9.不允許采用壓縮空氣清洗機(jī)床、電氣柜及NC單元。任務(wù)四后序處理與檢測(cè)三、線切割加工過程本工序環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容是運(yùn)用線切割機(jī)床，通過簡(jiǎn)單的直線切割路徑，完成航空葉輪件與打印基板的分離，具體操作步驟見下表（見表4-4-1）：步驟說明及圖示1.線割前檢查與確認(rèn)（1）機(jī)床開始工作前要有預(yù)熱，認(rèn)真檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)工作是否正常，如機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間末開動(dòng)，可先采用手動(dòng)方式向各部分供油潤(rùn)滑。（2）認(rèn)真檢查絲桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、冷卻液系統(tǒng)是否正常，若發(fā)現(xiàn)異常并及時(shí)報(bào)修。表4-4-1線切割加工步驟說明表任務(wù)四后序處理與檢測(cè)2.設(shè)備開機(jī)（1）打開設(shè)備總開關(guān)；任務(wù)四后序處理與檢測(cè)2.設(shè)備開機(jī)（2）啟動(dòng)控制系統(tǒng)面板，完成系統(tǒng)自檢；（3）試啟動(dòng)切削液泵，檢查切削液供給系統(tǒng)是否正常；任務(wù)四后序處理與檢測(cè)2.設(shè)備開機(jī)（4）試啟動(dòng)鉬絲轉(zhuǎn)筒，檢查轉(zhuǎn)筒行程往返是否正常；（5）一切正常后，開始裝夾工件。任務(wù)四后序處理與檢測(cè)3.工件裝夾（1）以打印基板作為基準(zhǔn)進(jìn)行裝夾。（2）可以將打印基板豎起固定，可采用專用夾具，以夾具定位基準(zhǔn)保證基板面與工作臺(tái)面的垂直；（3）還要結(jié)合切割部位和切割方向進(jìn)行考慮，保證基板面與切割方向平行，可采用百分表找正。任務(wù)四后序處理與檢測(cè)4.程序編制（1）切割部位緊貼基板面但又不能切到基板為準(zhǔn)（打印支撐高度留量1毫米）；（2）切割路徑為一條直線，直線長(zhǎng)度大于航空葉輪最大寬度即可；任務(wù)四后序處理與檢測(cè)4.程序編制（3）在線切割繪圖界面繪制一條X方向的直線，長(zhǎng)度大約200毫米；任務(wù)四后序處理與檢測(cè)4.程序編制（4）繪圖后點(diǎn)擊【執(zhí)行1】，選補(bǔ)償值【f0】即可進(jìn)入編程界面，點(diǎn)擊【鉬絲軌跡】自動(dòng)設(shè)置切割程序起終點(diǎn)，生成程序并后置保存（這里命名1423）；任務(wù)四后序處理與檢測(cè)4.程序編制（5）點(diǎn)擊【返主】轉(zhuǎn)至加工界面，調(diào)取程序，可進(jìn)行模擬檢查；任務(wù)四后序處理與檢測(cè)4.程序編制（6）設(shè)置推送合適的電加工參數(shù)，電極得電后電壓表有顯示，為鉬絲對(duì)刀做好了準(zhǔn)備：【D其它參數(shù)】-【8高頻組號(hào)和參數(shù)】-【3送高頻參數(shù)】-【選0】回車。任務(wù)四后序處理與檢測(cè)5.對(duì)刀操作由于本切割操作目的在于卸取制件，因此對(duì)刀操作可采用標(biāo)準(zhǔn)的放電接觸對(duì)刀法，也可以采用目測(cè)法，將鉬絲移動(dòng)至理想的加工起點(diǎn)位置，隨時(shí)準(zhǔn)備加工。任務(wù)四后序處理與檢測(cè)6.執(zhí)行線割（1）開運(yùn)絲：按下運(yùn)絲電源開關(guān)，讓電極絲筒空運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查電極絲抖動(dòng)情況和松緊程度，若電極絲過松，則用張緊輪均勻用力緊絲。（2）開水泵，調(diào)整噴水量：開水泵時(shí)，請(qǐng)先把調(diào)節(jié)閥調(diào)至關(guān)閉狀態(tài)，然后逐漸開啟，調(diào)節(jié)至上下噴水柱包容電極絲，水柱射向切割區(qū)。

任務(wù)四后序處理與檢測(cè)6.執(zhí)行線割（3）接通脈沖電源，用戶應(yīng)根據(jù)對(duì)切割效率、精度、表面粗糙的要求，選擇最佳的電參數(shù)方案。（4）點(diǎn)擊【切割】進(jìn)入加工狀態(tài)。觀察電流表在切割過程中，指針是否穩(wěn)定，切忌短路。

任務(wù)四后序處理與檢測(cè)6.執(zhí)行線割（5）整個(gè)加工過程要隨時(shí)巡視，觀察水、絲、電等運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。

任務(wù)四后序處理與檢測(cè)7.加工完成加工結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉水泵電機(jī)和運(yùn)絲電機(jī)，防止工件自然墜落，損傷工件或機(jī)床。任務(wù)四后序處理與檢測(cè)【鉆孔（出粉孔）加工】本工序環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容是通過數(shù)控銑完成航空葉輪底座平面鉆孔加工，目的是確保內(nèi)部晶格包裹的殘余粉