本發(fā)明涉及一種基于超聲振動的金屬3d打印零部件應力消除方法，屬于3d打印技術領域。
背景技術：
激光選區(qū)熔化成形技術(金屬3d打印技術一種)是以原型制造技術為基本原理發(fā)展起來的一種先進的激光增材制造技術。
通過專用軟件對零件三維數(shù)模進行切片分層，獲得各截面的輪廓數(shù)據(jù)后，利用高能量激光束根據(jù)輪廓數(shù)據(jù)逐層選擇性地熔化金屬粉末，通過逐層鋪粉，逐層熔化凝固堆積的方式，制造三維實體零件。
突破了傳統(tǒng)制造工藝的變形成形和去除成形的常規(guī)思路，可根據(jù)零件三維數(shù)模，利用金屬粉末無需任何工裝夾具和模具，直接獲得任意復雜形狀的實體零件，實現(xiàn)“凈成形”的材料加工新理念，特別適用于制造具有復雜內腔結構的難加工鈦合金、高溫合金等零件。
但是，在成形過程中，金屬粉末被完全熔化，局部溫度可以達到3000度以上，成形的熔池尺寸往往在幾百微米以內，未熔化部分仍然保持著室溫，因此形成很強的溫度梯度，由于材料的熱脹冷縮，加熱部位和室溫部位產生很大的熱應力。打印過程中殘余應力逐漸積累，當應力超過材料的抗拉強度以后，材料基體發(fā)生破壞，形成裂紋。根據(jù)裂紋擴展的距離，分成微觀裂紋和宏觀裂紋。宏觀裂紋導致材料的使用失效，可以很容易檢測。影響最大的微觀裂紋在材料內部，很難通過常規(guī)的超聲波探傷等檢測到，產生很大的潛在威脅。因此，必須對金屬3d打印中產生的殘余應力加以消除。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述的不足，提供一種基于超聲振動的金屬3d打印零部件應力消除方法。
本發(fā)明的一種基于超聲振動的金屬3d打印零部件應力消除方法，包括安裝在3d打印成形基板下的超聲波發(fā)生器，以及和超聲波發(fā)生器連接的振動頻率控制器，還包括用于檢測3d打印層級的層級測量裝置；還包括材料控制模塊以及材料應力測量儀；
將超聲波發(fā)生器置于3d打印成形基板下，通過傳輸部件，將超聲波發(fā)生器產生的振動引入到成形基板上；
振動頻率控制器和超聲波發(fā)生器連接，通過振動頻率控制器調節(jié)超聲波發(fā)生器的振動頻率和時間；
層級測量裝置和振動頻率控制器連接，層級測量裝置為激光探測器，用于探測3d打印物體的打印層級，并將打印層級反饋給振動頻率控制器；
應力測量儀和振動頻率控制器連接；
材料控制模塊和3d打印頭連接；
步驟為：
s1：開啟3d打印過程激光開始熔化粉末，當單層打印完成時，啟動超聲波發(fā)生器，在材料控制模塊內根據(jù)不同的材料設置打印參數(shù)；
s2：通過材料應力測量儀和層級測量裝置反饋的數(shù)據(jù)，控制振動頻率控制器的參數(shù)，讓超聲波發(fā)生器振動持續(xù)一段時間；
s3：對材料殘余應力傾向大的，提高振動頻率控制器的參數(shù)，使得振動時間響應延長；對傾向小的時間略短；
s4：超聲振動結束之后，繼續(xù)下一層的打??；
s5：對于殘余應力傾向低的材料，通過層級測量裝置提高檢測層級，在打印數(shù)層之后再開啟超聲波發(fā)生器，進行一次超聲振動。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明相比于傳統(tǒng)的直接金屬3d打印，本發(fā)明提出的超聲波應力消除方法及裝置可以有效消除殘應力，消除微觀裂紋等缺陷。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細闡述，以使發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
本發(fā)明的一種基于超聲振動的金屬3d打印零部件應力消除方法，包括安裝在3d打印成形基板1下的超聲波發(fā)生器2，以及和超聲波發(fā)生器2連接的振動頻率控制器3，還包括用于檢測3d打印層級的層級測量裝置4；還包括材料控制模塊5以及材料應力測量儀6；
將超聲波發(fā)生器2置于3d打印成形基板1下，通過傳輸部件，將超聲波發(fā)生器2產生的振動引入到成形基板1上；
振動頻率控制器3和超聲波發(fā)生器2連接，通過振動頻率控制器3調節(jié)超聲波發(fā)生器2的振動頻率和時間；
層級測量裝置4和振動頻率控制器3連接，層級測量裝置4為激光探測器，用于探測3d打印物體的打印層級，并將打印層級反饋給振動頻率控制器3；
應力測量儀6和振動頻率控制器4連接；
材料控制模塊5和3d打印頭7連接；
步驟為：
s1：開啟3d打印過程激光開始熔化粉末，當單層打印完成時，啟動超聲波發(fā)生器2，在材料控制模塊5內根據(jù)不同的材料設置打印參數(shù)；
s2：通過材料應力測量儀6和層級測量裝置4反饋的數(shù)據(jù)，控制振動頻率控制器3的參數(shù)，讓超聲波發(fā)生器2振動持續(xù)一段時間；
s3：對材料殘余應力傾向大的，提高振動頻率控制器3的參數(shù)，使得振動時間響應延長；對傾向小的時間略短；
s4：超聲振動結束之后，繼續(xù)下一層的打??；
s5：對于殘余應力傾向低的材料，通過層級測量裝置4提高檢測層級，在打印數(shù)層之后再開啟超聲波發(fā)生器，進行一次超聲振動。
實施例1：
1.利用計算機三維造型軟件(如ug，proe)設計出零件的cad三維模型，然后由切片軟件處理后保存為stl文件，將文件導入金屬3d打印機中；
2.開啟超聲波發(fā)生器，同時開啟激光器，鋪粉棍鋪上一層厚約為0.1-0.2mm的粉層，調整激光功率；
3.激光器沿著切片信息掃描，粉末隨之熔化，并在振動下凝固結晶；
4.重復2-3步驟，直至整個零件加工完成；
5.最后從分粉末中取出零件。
實施例2：
1.利用計算機三維造型軟件(如ug，proe)設計出零件的cad三維模型，然后由切片軟件處理后保存為stl文件，將文件導入金屬3d打印機中；
2.鋪粉輥鋪金屬粉一層，厚度0.05mm，開啟激光器沿著切片信 息掃描，粉末隨之熔化，打印完成一層；
3.開啟超聲波振動裝置，振幅1微米，頻率50khz，持續(xù)3s；
4.重復2-3步驟，直至整個零件加工完成；
5.最后從分粉末中取出零件。
上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的構思和范圍進行限定。在不脫離本發(fā)明設計構思的前提下，本領域普通人員對本發(fā)明的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入到本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。