(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211135240.3 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 湘潭大学 地址 410205 湖南省湘潭市湘潭大 学 申请人 天海航空发动机有限公司 (72)发明人 肖良红　龙成梁　何虓琪　戴兴　 吴越　樊禹成　 (74)专利代理 机构 北京卓恒知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 11394 专利代理师 徐楼　卜婷 (51)Int.Cl. B22F 10/80(2021.01) B33Y 50/00(2015.01) G06F 30/23(2020.01) B22F 10/36(2021.01) (54)发明名称 一种316L不锈钢3D打印烧结工艺参数的确 定方法 (57)摘要 本发明公开了一种316L不锈钢3D打印烧结 工艺参数的确定方法， 包括如下步骤： 利用仿真 软件， 对316L不锈钢增材制造过程进行温度场 及 应力场的模拟仿真； 本发明中， 通过ANSYS  APDL 参数化语言， 对316L不锈钢增材制造过程进行 温 度场及应力场的模拟仿真， 通过设置生死单元的 方法模拟打印过程中材料的融敷过程， 在合理选 择激光烧结参数的水平范围内， 采用三因素三水 平正交实验表， 控制铺粉层厚， 对不同激光参数 设置对照试验进行实际打印， 随后对不同参数的 打印件进行SEM(扫描电镜)与X RD(X射线 衍射)分 析， 验证了模拟的正确性， 该方法相对于传统方 法节约了时间与成本， 对实际生产具有重要指导 意义和经济价 值。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 115475965 A 2022.12.16 CN 115475965 A 1.一种316L 不锈钢3D打印烧结工艺 参数的确定方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： S1、 利用仿真软件， 对316L 不锈钢增材制造过程进行温度场及应力场的模拟仿真； S2、 根据模拟仿真获得的温度场和应力场， 模拟316L不锈钢打印过程中材料的融敷过 程； S3、 根据融敷过程、 设定打印过程中 需要的铺粉厚度， 对3D打印的工艺 参数进行优化； S4、 得到与铺粉厚度相适应的3D打印工艺 参数。 2.根据权利 要求1所述的316L不锈钢3D打印烧结工艺参数的确定方法， 其特征在于： 该 方法还包括： S5、 采用得到的3D打印工艺参数进行316L不锈钢3D打印， 获得316L不锈钢打印件， 对打 印件进行烧结实验， 并对打印件进行SE M和XRD的分析； S6、 获取分析 结果， 验证得到与铺粉厚度相适应的3D打印工艺 参数。 3.根据权利 要求1所述的316L不锈钢3D打印烧结工艺参数的确定方法， 其特征在于： 该 方法还包括： S7、 对于优化后得到验证的工艺 参数进行加密、 保存。 4.根据权利 要求3所述的316L不锈钢3D打印烧结工艺参数的确定方法， 其特征在于： 步 骤S1中所述仿真软件为ANSYS  APDL参数化语言； 步骤S1具体为： S101、 获取用于316L不锈钢3D打印的材料的热分析物理参数、 温度区间、 密度、 热传导 系数、 比热容； S102、 获取用于316L不锈钢3D打印的材料的弹性模量、 屈服强度、 切变模量、 线膨胀系 数； S103、 采用ANSYS  APDL参数化语言进行模拟仿真， 以温度场结果作为选择工艺参数的 辅助考核依据， 以应力场计算结果中模型的最大变形量δmax为选择工艺参数的主要考核指 标； 获得316L不锈钢 3D打印的温度场温度区间在 1254℃～2920℃范 围； 获得316L不锈钢 3D 打印的应力场最大变形量 δmax在0.004416mm～0.004707mm范围。 5.根据权利 要求3所述的316L不锈钢3D打印烧结工艺参数的确定方法， 其特征在于： 步 骤S2中， 通过设置生死单元模拟316L不锈钢打印过程中材料的融敷过程； 模拟融敷过程具 体为： 模型建立： 设置 “生死单元法 ”的网格划分， 依靠 “ekill、 ealive ”程序语句对网格实现 “杀死”和“激活”的功能， 在热源半径内描述高斯热源细度后 打开非线性求解选项， 定义模 型单层次横向往复循环子步迭代程序， 采用高斯热源公式给定所有参数初值后进 行仿真运 算， 应力场在温度场计算结果的基础上进行仿真。 6.根据权利 要求3所述的316L不锈钢3D打印烧结工艺参数的确定方法， 其特征在于： 步 骤S3中， 对3D打印的工艺 参数进行优化时采用高斯热源用以代替激光； 和/或 3D打印的工艺参数包括激光功率、 扫 描速度、 扫描间距三类影响3D打印件质量的因素； 作为优选， 采用正交实验法设计三因素三水平正交实验法对3D打印的工艺参数进行优化； 工艺参数进行优化具体为： 采用了极差分析、 方差显著性分析的数据处理方案， 对扫描速 度、 激光功率、 扫描间距三种参数分别进行极差、 方差的分析； 然后通过正交实验法获得与 铺粉厚度相适应的3D打印的工艺 参数。 7.根据权利 要求6所述的316L不锈钢3D打印烧结工艺参数的确定方法， 其特征在于： 步权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115475965 A 2骤S5中， 对得到的3D打印工艺参数进行烧 结实验， 并选取了三组不同参数作为对照， 并对打 印件进行SE M和XRD的分析， 验证得到与铺粉厚度相适应的3D打印工艺 参数。 8.根据权利 要求7所述的316L不锈钢3D打印烧结工艺参数的确定方法， 其特征在于： 当 铺粉厚度为0.03mm时， 激光功率W＝170～290w、 扫描速度V＝850～1250mm/s、 扫描 间距D＝ 0.08～0.12m m为3D打印合 适工艺参数。 9.根据权利 要求8所述的316L不锈钢3D打印烧结工艺参数的确定方法， 其特征在于： 当 铺粉厚度为0.03mm时， 激光功率W＝230w、 扫描速度V＝1050mm/s、 扫描间距D＝0.08mm为最 优3D打印工艺 参数。 10.根据权利要求3所述的316L不锈钢3D打印烧结工艺参数的确定方法， 其特征在于： 对于优化后得到验证的工艺 参数进行加密保存， 加密算法为RSA算法和/或MD5算法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115475965 A 3