1、1 模塊8 金屬3D直接打印成型8.4 電子束熔絲沉積成型技術2本節知識本節知識點點電子束熔絲沉積成型技術的工藝原理1電子束熔絲沉積成型技術的工藝特點2電子束熔絲沉積成型技術的工藝過程33點評課程導入思考： 1. 請說出圖中模型是哪種成型技術？此種成型技術主要應用在哪些領域？ 2. 你知道國內此項成型技術發展情況？48.4 電子束熔絲沉積成型技術課程學習 全稱與簡稱：又稱為電子束自由成形制造技術（Electron Beam Freeform Fabrication，EBF） 在真空環境中，電子束轟擊金屬表面形成熔池，金屬絲材通過送絲裝置送入熔池并熔化，同時熔池按照預先規劃的路徑運動，熔池金屬逐

2、層凝固堆疊，達到致密的冶金結合，從而制造出金屬毛坯件，最后進行表面精加工和熱處理。 美國麻省理工學院的V.R.Dave等人最早提出該技術并試制了Inconel 718 合金渦輪盤。美國Sciaky公司生產的鈦合金飛機零件5 在真空成形環境中，利用具有高能量的電子束作為熱源，將送進的金屬絲材熔化，按照規劃好的成形路徑，逐點逐層堆積，直至成形出近凈成形的金屬零件。8.4.1 電子束熔絲成型技術工藝原理68.4.2 電子束熔絲沉積成型技術的工藝特點您 的 標 題 寫 在 這 里您 的 標 題 寫 在 這 里（1）原材料僅使用線（絲）材，價格大大低于粉材， 且100%進入熔池；（2）超高速的金屬沉積速

3、率，成型速度快；（3）可打印大部分包括熔點很高的合金材料， 完全致密， 力學性能接近戒等效于鍛件性能；（4）可打印超大型以及巨型非標零部件，目前最長達7.2米；7（1）構建完成的工件表面公差裕量在23mm，達到“近凈形”形態，需要CNC數控機床完成精加工及表面拋光；（2）需要一套專用設備和真空系統，價格較高。8第一步 建三維模型建立CAD三維模型8.4.3 電子束熔絲沉積成型技術的工藝過程9第二步 逐層沉積使用專用切片軟件，進行切片。規劃層厚、行走路徑和速度、送絲速度等參數。10第三步 近成型使用電子束發生器作為能量源，在真空環境下通過電子束融化金屬線材在工件表面形成熔池，隨著熔池在工件表面的

4、移動，離開熱源的熔池快速冷卻結晶固化，達到零件“近凈形”形態。11第四步 熱加工處理 將工件迚行熱處理以消除內部扭曲應力12第五步 最終部件將工件通過CNC數控機床完成精加工及表面拋光13知識拓展國內電子束熔絲沉積成型技術發展與應用 中航工業北京航空制造工程研究所于2006年開始電子束熔絲沉積成形技術研究工作，開發了國內首臺電子束熔絲沉積成形設備。14 目前開發的國內最大的電子束成形設備真空室46m3，有效加工范圍1.5m0.8m3m，5 軸聯動，雙通道送絲。在此基礎上，研究了TC4、TA15、TC11、TC18、TC21 等鈦合金以及A100超高強度鋼的力學性能。研制了大量鈦合金零件和試驗件

5、。2012 年，采用電子束熔絲成形制造的鈦合金零件在國內飛機結構上率先實現了裝機應用。15 突破了電子束熔絲快速成形大型裝備研制中長時間穩定工作的電子槍、大功率高壓電源、電子束快速成形工藝控制等關鍵技術，解決了在高速、高溫、高蒸汽沉積環境下的穩定、精確送絲難題，成功研發了國內最大的電子束熔絲成形設備，最大可加工零件尺寸達到1500mm500mm2500mm，具備在線監測、多通道送絲功能，成形速度最大可達5kg/h，實現送絲量的自動調整，可將成形效率提高50%以上，具備大型航空鈦合金結構的加工能力，其自動化水平、束源品質及加工能力達到國內領先、國際先進水平 。另外在真空電子束快速成形設備的抗高溫防蒸汽設計、多通道高效送絲系統、快速補給絲材設計、真空環境下重載Z向工作臺設計技術、多自由度數控系統集成技術、高溫高蒸汽污染環境下的實時在線觀察技術均為獨創技術。2016年，中航工業北京航空制造工程研