具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供一种消除裂纹的增材制造方法，其在制造合金零件时，能够减少甚至消除零件上的裂纹，使得制造的零件满足要求。而且优选适用于合金材料为不可焊或难焊高温合金材料的情况，其能够有效消除增材制造过程中的裂纹。

具体的，如图1所示，该消除裂纹的增材制造方法包括以下步骤：

S1、铺设合金粉末以形成粉床。

即通过铺粉装置于成型缸上铺设合金粉末，以形成粉床。铺粉装置以及成型缸均为现有技术中增材制造装置的结构，不再对其赘述。本实施例中，上述合金粉末优选为不可焊或难焊高温合金材料，其包含元素成分质量百分数可以参见下表，其它元素与Ni元素质量百分数之和为100％。

S2、对粉床表面进行初次扫描预热，并根据增材制造所用的合金粉末调整初次扫描预热的第一粉床参数，使得初次扫描预热后的粉床温度为940-1100℃。

即在步骤S1铺设好粉末合金形成粉床后，通过电子束对粉床表面进行初次扫描预热。由于所使用的合金粉末的成分不同，因此需要针对不同的合金粉末选用不同的扫描参数，也即是本步骤的第一粉床参数。通过根据不同合金粉末调整第一粉床参数，能够使得合金粉末不会发生过烧现象，而达到一种“盒子”状态的假烧结粉床，稳定且不会发“吹粉”现象。

于本步骤中，初次扫描预热后的粉床温度为940-1100℃。针对不同系列不可焊或难焊高温合金只有在其正确对应温度区间，才不会发生开裂产生裂纹。因此通过该粉床温度的设置，能够有效避免裂纹的出现。

进一步地，本步骤的第一粉床参数优选为:分区宽度为5-20mm，电子束旋转角度为90°，聚焦偏置电流为50-150mA，电子束扫描速度22-25m/s，电子束的束流大小为20-38mA，相邻两个扫描线之间的间距为1-2mm。其中：分区宽度具体指的粉床预热扫描线蛇形扫描方向电子束需跳转的距离，通过分区宽度为5-20mm，能够保持整体的预热范围内的受热平衡。上述电子束旋转角度具体指的电子束沿一个预设的扫描线扫描至终点后旋转的角度，该旋转角度的设置，能够保证扫描受热的均匀稳定。上述聚焦偏置电流是对聚焦状态下的电子束进行一个偏置处理，以防止粉床的合金粉末因能量集中而融化。上述电子束扫描速度为电子束扫描移动时的速度。

通过上述第一粉床参数的范围设置，能够有效确保粉床温度在940-1100℃，以达到避免吹粉，减少消除裂纹的目的。

S3、对所述粉床进行扫描熔化，扫描熔化时电子束扫描速度为0.9-10m/s。

在步骤S2完成初次扫描预热后，开始进行当前零件层的增材制造。具体的，是对粉床的设定区域，通过电子束进行扫描熔化，以形成所需的零件层。优选地，扫描熔化时该电子束的扫描速度为0.9-10m/s。通过该扫描速度设置，其相较于现有技术的扫描速度得到了提升，其降低了扫描时间，也就缩小了扫描起始位置到结束位置的温度差，减小应力，进而减少裂纹的出现。

以粉末材料为IN738镍基高温合金材料为例，本步骤中，当电子束的扫描速度小于0.9m/s时，如图6所示，可以明显看出，零件表面产生有细微裂纹。而将电子束的扫描速度提高到3m/s时，如图7所示，零件表面致密无裂纹。因此，当扫描熔化时该电子束的扫描速度处于0.9-10m/s之间时，其能够有效减少裂纹的出现。

需要指出的，本实施例中，为了更好的避免裂纹产生，将电子束的扫描方向设置为X方向，进一步地将零件与X方向之间呈锐角设置。也就是说，如图2所示，于现有技术中，成型的零件的方向与X方向平行设置(图2中的A即表示零件)，此时电子束扫描熔化的距离较长，进而会导致前后温度差较大，粉床受热不均，进而导致残余应力较大，产生裂纹。本实施例中，通过将零件与X方向之间呈锐角设置(图2中的B表示零件)，此时电子束于一次扫描熔化的距离会明显变小，而且多次扫描熔化的距离相近，保证了各个扫描方向的扫描长度相近，虽然扫描面积没有发生转变，但其热影响区较集中，也利于减少温差，也就避免了因距离较长产生的大温差，使得受热更加均匀，更好的抑制了裂纹。同时由于零件方向发生变化，也会提高电子束的扫描宽度，受热更加均匀。优选地，所述零件与所述X方向之间呈45°夹角设置。

S4、对扫描熔化后的粉床进行再次扫描预热，并根据增材制造所用的合金粉末调整再次扫描预热的第二粉床参数，使得再次扫描预热后的粉床温度为940-1100℃。

在扫描熔化结束后，本步骤通过电子束进行再次扫描预热，具体是根据合金粉末的不同调整选用不同的第二粉床参数进行再次扫描预热。通过该第二粉床参数，能够有效维持粉床温度、减小粉床温度波动幅度，进而使得增材制造过程处于一个稳定状态，降低增材制造的零件开裂的几率。

于本步骤中，再次扫描预热后的粉床温度为940-1100℃。针对不同系列不可焊或难焊高温合金只有在其正确对应温度区间，才不会发生开裂产生裂纹。因此通过该粉床温度的设置，能够有效避免裂纹的出现。而且该粉床温度的设置，能够确保粉床的温度波动幅度在-20℃-20℃之间。此外，通过本步骤的再次扫描预热以及步骤S2中的初次扫描预热的相互协同，能够使得整个增材制造过程中，成型室内温度始终处于一个平衡的状态，保证增材制造顺利进行。

本步骤中，第二粉床参数优选为:分区宽度为5-20mm，电子束旋转角度为90°，聚焦偏置电流为50-150mA，电子束扫描速度22-25m/s，电子束的束流大小为32-38mA，相邻两个扫描线之间的间距为1-2mm。

需要指出的是，本实施例中，将初次扫描预热后的粉床温度以及再次扫描预热后的粉床温度均设置为940-1100℃，其能够有效避免裂纹的出现。以以粉末材料为IN738镍基高温合金材料为例，如图3所示，当扫描预热时粉床温度低于940℃时，其可以看到零件表面具有明显的裂纹存在，而扫描预热时粉床温度提升至接近940℃时，如图4所示，零件表面裂纹虽然存在，但是明显减小。而扫描预热时粉床温度处于940-1100℃时，如图5所示，零件表面不再形成裂纹。可见，初次扫描预热后的粉床温度以及再次扫描预热后的粉床温度处于940-1100℃之间时，裂纹不会出现，有效提高了零件的成型质量和良品率。

S5、重复步骤S1-S4，直至所需的零件增材制造完成。

本实施例中，需要指出的是，上述步骤S2以及S4中的粉床参数的调整，步骤S3中电子束扫描熔化速度的调整，以及零件的角度设置，三者中，可以仅改变其中一个，也可以根据需要全部改变，具体根据合金粉末的成分不同，选择对应的方案，通过该增材制造方法，能够有效减少甚至消除裂纹，保证增材制造的良品率。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。