2017年第12期
AutoManufacturing Technology汽车制造技术
基于金属3D打印技术的发动机气门设计与制造
蔡黎代妮娜邓明王海宝龚小祥
（①重庆三峡学院信息与信号处理重点实验室，重庆404000；②长安工业（集团）有限责任公司研发技术中心，
重庆401120；③重庆市轻合金材料与加工工程技术研究中心，重庆404000)
摘要：介绍了金属3D打印技术的分类、原理、工作流程，选用选择性激光熔化工艺设计制造了V8发动机
气门零部件，阐述了整个设计制造工作流程，并对金属3D打印预处理、热等静压处理关键技术点做了详细说明。抗疲劳测试结果表明，成形的气门零部件达到预期强度。
关键词：激光增材制造；金属3D打印；选择性激光熔化；气门；热等静压处理
中图分类号：TN05；TN249
文献标识码：A
DOI:10.19287/j.cnki.10052402.2017.12.029
ee
CAI Li', DAI Nina', DENG Ming,WANG Haibao", CONG Xiaoxiang
(① Signal and Information Processing Key Lab, Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404000, CHN ; ② Research and Development Center, Changan Industry (Group) Co. , Ltd. , Chongqing 401120, CHN;
? Chongqing Light Alloy Material and Processing Engineering Technology Research Center, Chongqing 404000, CHN)
Abstract: This paper introduces the classification, principle and working flow of metal 3D printing technology. The
ventil parts of V8 engine are designed and manufactured by selective laser melting technology. The whole design and manufacturing work flow is expounded. The key technical points of metal 3D printing pretreat. ment and hot isostatic pressing treatment are described in detail. The fatigue test results show that the formed ventil block components achieve the desired strength.
Keywords: laser additive manufacturing; metal 3D printing; selective laser melting; ventil; hot isostatic pressing
按照《国民经济行业分类》（GB/T4754-2011）标准，汽车零部件指除汽车机架以外的所有零件和部件，一般分为驱动与半轴、制动、转向、离合器、传动、发动机、悬架、配气八个大类，每辆机动车约由 1~1.5万个零部件组成。国务院《“十二五"国家战略性新兴产业发展规划》中明确提出，我国汽车关键零部件技术整体在2020年要达到国际先进水平2。
传统的汽车零部件设计方法为在保证适用性、可靠性、先进性、方便性的前提下，首先根据汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、性能指标、外形尺寸、动力匹配等来决定零部件的相关参数；然后通过金工铸造制造零部件，再将零部件装车路测，最后根据测试结果对零部件做进一步修正、调校3。因为修正调校的步骤需要反复完成，所以金工铸造步骤往往需要实现上百次，不仅工序紧琐，延长设计时间，还会影响设计的质量。设计人员需要一种快速、便捷的加工.T艺来替
代零部件的金工铸造环节。
金属3D打印技术属于激光增材制造技术的重要分支。它以金属粉末为原料，通过加热、熔化并凝固获得最终产品。自2015年瑞典AreamAB公司发明了世界首台电子束金属3D打印设备以来，金属3D打印技术已经取得突飞猛进的发展，功率更大、性能更优越的激光3D打印取代了电子束金属3D打印4。国外已经开始将金属3D打印技术引人汽车零部件设计领域，如法国汽车制造商标致集团与Divergent3D已经造出世界上第一台3D打印的超级跑车Blade。Blade 的底盘主要由碳合金材料3D打印制造，比传统汽车底盘轻90%，具有良好的轻便性和安全性4。国内未将金属3D打印技术引人汽车零部件设计领域，只停留在3D打印非金属车体、内饰等初级领域，如海南三亚思海三维技术有限公司制造出国内首台3D打印汽车，其车身部分由复合材料3D打印而成”。
*重庆市五大功能区创新创业队（渝科2016[187]：重庆市教委科学技术项目（KJ1601031)
制技东与机床万方数据
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