一种激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法与流程

文档序号:20361632发布日期:2020-04-10 23:43阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法,其特征在于,包括:

步骤1:配置激光增材制造装置;该装置包括成形加工头、第一激光器、第二激光器、用于放置基体的工作台和送粉器;其中,第一激光器发出的激光束经成形加工头输出,用于沉积成形和凝固组织细化和调控;第一激光器具备连续激光和准连续激光两种工作模式;第二激光器配置有光斑调节单元,输出的激光束光斑与所述成形加工头输出的激光束光斑保持几何中心重合,但其光斑尺寸大于成形加工头输出的激光束光斑尺寸,用以实现基体预热和沉积层缓冷;

步骤2:确定凝固组织调控和应力调控的参数

a、确定所需凝固组织的温度场调控参数和形核调控参数;其中,所述温度场调控参数包括准连续激光参数和/或连续激光参数,所述形核调控参数包括金属粉末送粉量;

b、确定辅助激光预热缓冷参数;所述辅助激光预热缓冷参数与所述第二激光器及其光斑调节单元有关,包括辅助激光能量分布、辅助激光光斑形状、辅助激光光斑尺寸和辅助激光功率;

步骤3:按照步骤2确定的各项参数执行增材制造工艺。

2.根据权利要求1所述的激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法,其特征在于:步骤2中,是根据所需成形的目标材料及凝固组织形貌和尺寸,同时参考目标材料cet转变曲线图,采用双热源激光熔覆模型,获得激光熔覆过程中的温度场和应力场,根据模拟结果,得出准连续激光参数和/或连续激光参数,确定辅助激光预热缓冷参数;通过样品试验,确定形核调控参数。

3.根据权利要求1所述的激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法,其特征在于:所述准连续激光参数包括激光能量分布、激光峰值功率、激光开关光频率、占空比、激光光斑大小、激光移动速度;所述连续激光参数包括:激光能量分布、激光功率、激光光斑大小、激光移动速度。

4.根据权利要求3所述的激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法,其特征在于:所述准连续激光能量分布采用高斯能量分布,峰值功率为1200w~4000w,激光开关光频率为50hz~1000hz,占空比为30%~80%,光斑直径为1mm~4mm,激光移动速度为5mm/s~40mm/s;所述连续激光能量分布采用高斯能量分布,功率为1200w~4000w,光斑直径为1mm~4mm,激光移动速度为5mm/s~40mm/s。

5.根据权利要求1所述的激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法,其特征在于:所述辅助激光能量分布为高斯分布或均匀分布,辅助激光光斑形状为圆形或圆环形;辅助激光与成形主激光(成形加工头输出的激光)光斑尺寸比为3:1~5:1;辅助激光功率为300w~1000w。

6.根据权利要求1所述的激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法,其特征在于:所述金属粉末送粉量为2g/min~100g/min。

7.根据权利要求1所述的激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法,其特征在于:所述第二激光器以及光斑调节单元整体通过角度调节机构安装在所述成形加工头的侧面,在角度调节机构的作用下能够改变第二激光器输出的激光束相对于成形加工头所在主激光光路的倾斜角度。

8.根据权利要求1所述的激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法,其特征在于:所述第二激光器以及光斑调节单元整体相对于成形加工头独立地固定安装,并与成形加工头同步运动。

9.根据权利要求1所述的激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法,其特征在于:所述光斑调节单元采用变倍准直器。


技术总结
本发明公开了一种激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法,具体包括:凝固组织调控:采用温度场调控技术和形核调控技术,确定所需凝固组织的温度场调控参数和形核调控参数;应力调控:采用辅助激光预热缓冷技术,确定辅助激光预热缓冷参数。本发明加入温度场调控和异质形核调控,通过调整成形过程送粉量、辅助激光与成形主激光耦合作用,实现了激光沉积成形、熔池预热缓冷和沉积层凝固组织调控,能够有效降低沉积成形过程中的温度梯度、减小内应力、抑制裂纹缺陷产生并调控成形件组织,且不受成形件尺寸和形状限制。

技术研发人员:薛飞;李勉;冯言;高洁;张智;卢秉恒
受保护的技术使用者:西安增材制造国家研究院有限公司
技术研发日:2019.12.19
技术公布日:2020.04.10
当前第2页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1