金属增材制造工艺制订与实施 课件 项目三 打印制作液压歧管 任务四

项目三打印制作液压歧管THREEDIMENSIONALPRINTINGSLM:Selectivelasermelting（选择性激光熔化）是利用金属粉末在激光束的热作用下快速熔化、快速凝固的一种技术。《金属增材制造工艺制定与实施》教材课件任务四后序处理与控制任务学习目标STATUSOFINDUSTRYDEVELOPMENTYOURLOGO✭任务学习目标：1.了解金属打印后序处理的常见工艺特点；2.能使用退火炉完成去应力退火操作；3.能掌握基本的线切割操作，完成打印件的切割；4.能掌握数控铣床的基本操作，合理装夹进行平面加工；5.能掌握数控铣床的简单槽加工及螺纹加工。任务三实施打印与控制【后处理工艺路线】

本项目产品液压歧管已完成增材部分加工，后序处理主要针对尺寸要求精确的结构部位进行减材处理，当然也包括其它一些辅助工艺，结合任务一当中的工艺分析情况，在保证满足客户图纸要求和该零件产品使用要求的前提下，特制定以下工艺路线（如图3-4-1），我们将分步骤进行展开学习：图3-4-1工艺路线图任务三实施打印与控制【去应力退火】一、去应力退火设备介绍去应力退火炉又称低温退火炉，主要消除金属打印件、铸件、锻件、焊接件、冷冲压件以及机加工中的残余应力，工艺是将工件慢慢加热到去应力工艺温度（低于再结晶温度）后，保温一段时间后，然后随炉冷却的热处理工艺。去应力加热温度一般较低，不改变组织状态，能保留冷作、热作或表面硬化效果，可消除毛坯件和零件中的残余应力，稳定工件尺寸及形状，减少零件在切削加工和使用过程中的形变和裂纹倾向。图3-4-2箱式退火炉任务三实施打印与控制二、热处理基本安全规程(参见项目一所列相关内容）三、去应力退火操作过程本工序环节的主要内容是正确使用退火炉对液压歧管零件进行去应力退火，去应力退火不是真正意义的退火，加热温度不能引起相变，目的是为了消除增材制造中产生的内应力，减小变形开裂倾向，其工艺如下：(1)将经过激光选区熔化成型的液压歧管放入加热炉内，抽真空。(2)升温:以50-150℃/min的升温速率从室温升至400~450℃。(3)保温:在400~450℃保温40min。(4)缓冷（即随炉）冷至200度空冷。具体操作步骤可参见

项目一

所列相关内容。任务三实施打印与控制四、相关注意事项与问题下面介绍一种特殊的金属3D打印热处理工艺。近年来，3D打印行业发展神速，能够给制造业和社会带来的经济利益。但是，3D打印生产的零件并不是完美无瑕，里面经常会伴随着许多气孔、未熔化等缺陷的存在。热等静压技术最突出的作用是能够消除金属零件内部的孔洞缺陷，提高零件的致密度。从金属3D打印技术出现开始，金属3D打印似乎就和热等静压绑定，组成了标配工艺套餐，尤其是对钛合金、镍基合金的零件更是如此。热等静压（HotIsostaticPressing，简称HIP）技术工作原理是将制品放置到密闭的容器中，向容器内充惰性气体，在很高的温度（通常接近材料的锻造温度）和很高的压力下（通常在100——140MPa），使制品得以烧结或致密化，如图1所示。对于金属材料，热等静压技术能够实现致密化消除缺陷的原因是：在高温下金属材料强度极低、塑性极好，有孔洞区域的金属受到外界气体压力的作用发生塑性变形，孔洞区域金属相互接触发生冶金结构使孔洞消失。热等静压可以改善力学性能。热等静压前后材料的力学性能也发生明显的变化,如表2所示，无论是激光SLM成形还是电子束EBM成形，热等静压后材料的强度都有下降的趋势，塑性会升高，尤其是对SLM技术的材料更为明显。造成这一现象的原因是SLM成形过程冷却速度较快，成型零件形成了更多的马氏体组织，HIP退火后马氏体分解，引起材料的强度下降塑性上升。同时，材料的硬度也会随着HIP发生变化，HIP后硬度会下降5～10%。整体上，热等静压可以改善材料的韧性和抗疲劳裂纹扩展的能力。任务三实施打印与控制图3-4-3热等静压后零件组织的改善对比热等静压并不是对任何材料和任何缺陷消除都有很好的效果，并且热等静压工艺设置不当也会造成很严重的后果，因此使用热等静压时需注意以下事项。（1）对开放性缺陷（从零件内部延伸至零件表面与且外界气体介质相通的缺陷）热等静压起不到任何消除缺陷的作用；（2）当零件内存在较大缺陷时（超过2mm）会在零件表面形成凹坑，如图5所示，需要焊接修复。当凹坑出现在无法进行焊接修复的位置时可能会造成零件报废，比如一些薄壁零件、薄壁部位或叶片。任务三实施打印与控制

（3）对裂纹和夹杂物缺陷的消除没有任何作用；

（4）热等静压可能会造成零件表面氧化，形成一层较薄氧化膜，最好在精加工之间进行；

（5）热等静压可能会造成零件严重变形，做热定静压前一定要考虑防止变形的措施；

（6）工艺温度和压力设置不当可能会造成零件壁厚减薄，严重时会造成零件晶粒严重粗大，导致材料性能变差，零件报废；

（7）对于合金元素熔点差异较大的合金可能会造成低熔点化学元素烧损；

（8）对于共晶合金不适用，容易形成液化裂纹；任务三实施打印与控制【线切割加工】一、线切割设备介绍线切割设备是在电火花穿孔、成形加工的基础上发展起来的。是利用移动的金属丝(钼丝、铜丝或者合金丝)作电极丝，靠电极丝和工件之间脉冲电火花放电，产生高温使金属熔化或汽化，形成切缝，从而切割出零件的加工方法。（见图3-4-4与图3-4-5）图3-4-4线切割机床原理组成图任务三实施打印与控制图3-4-5线切割机床外观图任务三实施打印与控制二、线切割安全规程(参见项目一所列相关内容）三、线切割加工过程本工序环节的主要内容是运用线切割机床，通过简单的直线切割路径，完成液压歧管件与打印基板的分离，具体操作步骤见下表：表3-4-1线切割加工步骤说明表步骤说明及图示1.线割前检查与确认（1）机床开始工作前要有预热，认真检查润滑系统工作是否正常，如机床长时间末开动，可先采用手动方式向各部分供油润滑。（2）认真检查丝筒运动机构、冷却液系统是否正常，若发现异常并及时报修。任务三实施打印与控制2.设备开机3.工件装夹（1）打开设备总开关；（2）启动控制系统面板，完成系统自检；（3）试启动切削液泵，检查切削液供给系统是否正常；（4）试启动钼丝转筒，检查转筒行程往返是否正常；（5）一切正常后，开始装夹工件。（1）以打印基板作为基准进行装夹。（2）可以将打印基板竖起固定，采用磁力表座进行装夹，以夹具定位基准保证基板面与工作台面的垂直；（3）还要结合切割部位和切割方向进行考虑，保证基板面与切割方向平行，可采用百分表找正。任务三实施打印与控制4.程序编制(1)切割部位紧贴基板面但又不能切到基板为准（打印支撑高度留量1毫米）；（2）切割路径为一条直线，直线长度大于液压歧管最大宽度即可；(3)在线切割绘图界面绘制一条X方向的直线，长度大约200毫米；任务三实施打印与控制（4）绘图后点击【执行1】，选补偿值【f0】即可进入编程界面，点击【钼丝轨迹】自动设置切割程序起终点，生成程序并后置保存（这里命名1423）；任务三实施打印与控制（5）点击【返主】转至加工界面，调取程序，可进行模拟检查；任务三实施打印与控制（6）设置推送合适的电加工参数，电极得电后电压表有显示，为钼丝对刀做好了准备：【D其它参数】-【8高频组号和参数】-【3送高频参数】-【选0】回车。任务三实施打印与控制5.对刀操作由于本切割操作目的在于卸取制件，因此对刀操作可采用标准的放电接触对刀法，也可以采用目测法，将钼丝移动至理想的加工起点位置，随时准备加工。任务三实施打印与控制6.执行线割（1）开运丝：按下运丝电源开关，让电极丝筒空运转，检查电极丝抖动情况和松紧程度，若电极丝过松，则用张紧轮均匀用力紧丝。（2）开水泵，调整喷水量：开水泵时，请先把调节阀调至关闭状态，然后逐渐开启，调节至上下喷水柱包容电极丝，水柱射向切割区。（3）接通脉冲电源，用户应根据对切割效率、精度、表面粗糙的要求，选择最佳的电参数方案。任务三实施打印与控制（5）整个加工过程要随时巡视，观察水、丝、电等运转是否正常，发现问题要随时停止进行检查维护。（4）点击【切割】进入加工状态。观察电流表在切割过程中，指针是否稳定，切忌短路。任务三实施打印与控制7.加工完成加工结束后，系统会自动关闭水泵电机和运丝电机，防止工件自然坠落，损伤工件或机床。任务三实施打印与控制【喷砂处理】一、喷砂处理工艺介绍喷砂处理，是一种工件表面处理的工艺。采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂）高速喷射到需处理工件表面，使工件表面的外表或形状发生变化。由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此也能提高了工件的抗疲劳性（参见图3-4-6和3-4-7）。图3-4-6喷砂处理机床原理组成图图3-4-7喷砂机床的外观形式任务三实施打印与控制二、喷砂机安全操作规程1.自动喷砂机的储气罐、压力表、安全阀要定期校验。储气罐两周排放一次灰尘，砂罐里的过滤器每月检查一次。2.检查自动喷砂机通风管及自动喷砂机门是否密封。工作前五分钟，须开动通风除尘设备，通风除尘设备失效时，禁止自动喷砂机工作。3.工作前必须穿戴好防护用品，不准赤裸膀臂操作自动喷砂机。4.自动喷砂机压缩空气阀要缓慢打开，气压不准超过0.8MPa。5.喷砂粒度应与工作要求相适应，一般在十至二十号之间适用，砂子应保持干燥。6.自动喷砂机工作时，禁止无关人员接近。清扫和调整运转部位时，应停机进行。7.不准用自动喷砂机压缩空气吹身上灰尘。8.工作完后，自动喷砂机通风除尘设备应继续运转五分钟再关闭，以排出室内灰尘，保持场地清洁。任务三实施打印与控制三、喷砂处理过程（见表3-4-2）表3-4-2喷砂处理过程表步骤（1）检查电源及开关是否正常；（2）检查气源压力是否正常，并打开开关备用；（3）检查砂料是否合格，是否需要添加或更换；1.喷砂前准备。2.打开舱门，放入工件。说明及图示任务三实施打印与控制

3.锁紧舱门，戴好密封手套，进行喷砂。4.重点部位重点喷砂，保持效果均匀，完成后取出工件。【铣削加工】一、数控铣介绍数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的一种自动加工设备，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似。数控铣床有分为不带刀库和带刀库两大类。其中带刀库的数控铣床又称为加工中心。适宜采用数控铣削加工工艺内容有：任务三实施打印与控制

图3-4-3热等静压后零件组织的改善对比热等静压并不是对任何材料和任何缺陷消除都有很好的效果，并且热等静压工艺设置不当也会造成很严重的后果，因此使用热等静压时需注意以下事项。（1）对开放性缺陷（从零件内部延伸至零件表面与且外界气体介质相通的缺陷）热等静压起不到任何消除缺陷的作用；（2）当零件内存在较大缺陷时（超过2mm）会在零件表面形成凹坑，如图5所示，需要焊接修复。当凹坑出现在无法进行焊接修复的位置时可能会造成零件报废，比如一些薄壁零件、薄壁部位或叶片。（3）对裂纹和夹杂物缺陷的消除没有任何作用；（4）热等静压可能会造成零件表面氧化，形成一层较薄氧化膜，最好在精加工之间进行；（5）热等静压可能会造成零件严重变形，做热定静压前一定要考虑防止变形的措施；（6）工艺温度和压力设置不当可能会造成零件壁厚减薄，严重时会造成零件晶粒严重粗大，导致材料性能变差，零件报废；（7）对于合金元素熔点差异较大的合金可能会造成低熔点化学元素烧损；（8）对于共晶合金不适用，容易形成液化裂纹；（1）工件上的曲线轮廓，直线、圆弧、螺纹或螺旋曲线、特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓。（2）已给出数学模型的空间曲线或曲面。（3）形状虽然简单，但尺寸繁多、检测困难的部位。（4）用普通机床加工时难以观察、控制及检测的内腔、箱体内部等。（5）有严格尺寸要求的孔或平面。（6）能够在一次装夹中顺带加工出来的简单表面或形状。（7）采用数控铣削加工能有效提高生产率、减轻劳动强度的一般加工内容。数控铣床主要可分为立式、卧式、龙门式三种类型，立式数控铣应用最为广泛（参见图3-4-8）。图3-4-8立式数控铣床任务三实施打印与控制

图3-4-3热等静压后零件组织的改善对比热等静压并不是对任何材料和任何缺陷消除都有很好的效果，并且热等静压工艺设置不当也会造成很严重的后果，因此使用热等静压时需注意以下事项。（1）对开放性缺陷（从零件内部延伸至零件表面与且外界气体介质相通的缺陷）热等静压起不到任何消除缺陷的作用；（2）当零件内存在较大缺陷时（超过2mm）会在零件表面形成凹坑，如图5所示，需要焊接修复。当凹坑出现在无法进行焊接修复的位置时可能会造成零件报废，比如一些薄壁零件、薄壁部位或叶片。（3）对裂纹和夹杂物缺陷的消除没有任何作用；（4）热等静压可能会造成零件表面氧化，形成一层较薄氧化膜，最好在精加工之间进行；（5）热等静压可能会造成零件严重变形，做热定静压前一定要考虑防止变形的措施；（6）工艺温度和压力设置不当可能会造成零件壁厚减薄，严重时会造成零件晶粒严重粗大，导致材料性能变差，零件报废；（7）对于合金元素熔点差异较大的合金可能会造成低熔点化学元素烧损；（8）对于共晶合金不适用，容易形成液化裂纹；二、数控铣安全操作规程1.安全操作基本注意事项。（1）工作时请穿好工作服、安全鞋，戴好工作帽及防护镜，注意：不允许戴手套操作机床，女生需要将长发盘起掖入帽内；（2）不要移动或损坏安装在机床上的警告标牌；（3）注意不要在机床周围放置障碍物，工作空间应足够大；（4）某一项工作如需要俩人或多人共同完成时，应注意相互间的协调一致；（5）不允许采用压缩空气清洗机床、电气柜及NC单元。2.工作前的准备工作。（1）机床工作开始工作前要有预热，认真检查润滑系统工作是否正常，如机床长时间未开动，可先采用手动方式向各部分供油润滑；（2）使用的刀具应与机床允许的规格相符，有严重破损的刀具要及时更换；（3）调整刀具所用工具不要遗忘在机床内；（4）刀具安装好后应进行一、二次试切削。3.工作过程中的安全注意事项。（1）禁止用手接触刀尖和铁屑，铁屑必须要用铁钩子或毛刷来清理；（2）禁止用手或其它任何方式接触正在旋转的主轴、工件或其它运动部位；（3）禁止加工过程中量活、变速，更不能用棉丝擦拭工件，也不能清扫机床；任务三实施打印与控制

图3-4-3热等静压后零件组织的改善对比热等静压并不是对任何材料和任何缺陷消除都有很好的效果，并且热等静压工艺设置不当也会造成很严重的后果，因此使用热等静压时需注意以下事项。（1）对开放性缺陷（从零件内部延伸至零件表面与且外界气体介质相通的缺陷）热等静压起不到任何消除缺陷的作用；（2）当零件内存在较大缺陷时（超过2mm）会在零件表面形成凹坑，如图5所示，需要焊接修复。当凹坑出现在无法进行焊接修复的位置时可能会造成零件报废，比如一些薄壁零件、薄壁部位或叶片。（3）对裂纹和夹杂物缺陷的消除没有任何作用；（4）热等静压可能会造成零件表面氧化，形成一层较薄氧化膜，最好在精加工之间进行；（5）热等静压可能会造成零件严重变形，做热定静压前一定要考虑防止变形的措施；（6）工艺温度和压力设置不当可能会造成零件壁厚减薄，严重时会造成零件晶粒严重粗大，导致材料性能变差，零件报废；（7）对于合金元素熔点差异较大的合金可能会造成低熔点化学元素烧损；（8）对于共晶合金不适用，容易形成液化裂纹；（4）开机前要检查润滑油是否充裕，冷却是否充足，发现不足应及时补充。（5）打开数控铣床电器柜上的电器总开关。按下数控铣床控制面板上的“ON”，按钮，启动数控系统，等自检完毕后进行数控铣床的强电复位。（6）手动返回数控铣床参考点。首先返回＋Z方向，然后返回＋X和＋Y方向。（7）手动操作时，在X、Y移动前，必须使Z轴处于安全位置，以免撞刀。（8）数控铣床出现报警时，要根据报警号，查找原因，及时排除警报。（9）更换刀具时应注意安全。装入刀具时应将刀柄和刀具擦拭干净。（10）在自动运行程序前，必须认真检查程序，确保程序的正确性。（11）在操作过程中必须集中注意力，谨慎操作。一旦发生问题，及时按下复位按钮或紧急停止按钮。（12）在加工过程中，不允许打开机床防护门；4.工作完成后的注意事项。（1）清除切屑、擦拭机床，使用机床与环境保持清洁状态；（2）检查润滑油、冷却液的状态，及时添加或更换；（3）依次关掉机床操作面板上的电源和总电源。任务三实施打印与控制三、数控铣加工过程本工序环节的主要内容是通过铣削完成液压歧管底部平面加工和顶面螺纹的加工，具体操作步骤参见下表（见表3-4-3）：表3-4-3铣削加工步骤说明表步骤1.加工前检查与确认说明及图示（1）CNC电箱检查；（