一种金属梯度材料激光冲击锻打复合增材制造方法及装置与流程

文档序号:12623366阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种金属梯度材料激光冲击锻打复合增材制造方法,其特征在于,包括:

按照预设的3D打印填充扫描路径逐渐喷出按照预设的混合比例曲线变化的多金属混合粉末,通过热源对所述多金属混合粉末进行熔合,形成工件的熔覆层,再通过脉冲激光诱导的冲击波对所述熔覆层进行冲击锻打;

逐层堆叠各层所述熔覆层,并形成工件。

2.根据权利要求1所述的金属梯度材料激光冲击锻打复合增材制造方法,其特征在于,在按照预设的3D打印填充扫描路径逐渐喷出按照预设的混合比例曲线变化的多金属混合粉末之前,还包括:

根据工件模型生成3D打印填充扫描路径和混合比例曲线。

3.根据权利要求2所述的金属梯度材料激光冲击锻打复合增材制造方法,其特征在于,根据工件模型生成3D打印填充扫描路径和混合比例曲线,具体包括:

对工件模型进行切片分层,以获得各个分层截面的轮廓形状和各类金属配比,再根据所述轮廓形状生成各层所述熔覆层的3D打印填充扫描路径,且根据所述金属配比生成各层所述熔覆层的混合比例曲线。

4.根据权利要求3所述的金属梯度材料激光冲击锻打复合增材制造方法,其特征在于,喷出按照预设的混合比例曲线变化的多金属混合粉末时,控制所述多金属混合粉末的使用量,以使相邻两层所述熔覆层中的各类金属的配比变化小于20%。

5.根据权利要求4所述的金属梯度材料激光冲击锻打复合增材制造方法,其特征在于,通过热源对所述多金属混合粉末进行熔合时,监测并控制形成的所述熔覆层的温度,以使其处于预设的金属塑性成形温度区间。

6.根据权利要求5所述的金属梯度材料激光冲击锻打复合增材制造方法,其特征在于,通过脉冲激光诱导的冲击波对所述熔覆层进行冲击锻打时,实时检测所述熔覆层的材料参数,并据此调整所述脉冲激光的功率参数。

7.根据权利要求6所述的金属梯度材料激光冲击锻打复合增材制造方法,其特征在于,喷出所述多金属混合粉末时,实时检测所述多金属混合粉末的送粉量,并据此调整所述热源的移动速度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的金属梯度材料激光冲击锻打复合增材制造方法,其特征在于,形成工件之后,还包括:

对工件进行热机耦合数值仿真,并确定工件的残余应力集中区域;

测量工件上残余应力集中区域的应力分布情况,并据此对其进行激光冲击处理,以消除有害拉应力。

9.一种金属梯度材料激光冲击锻打复合增材制造装置,其特征在于,包括工作台(1)、设置于其上并用于按照预设的3D打印填充扫描路径进行移动的热源喷嘴(2)、与所述热源喷嘴(2)同步运动并用于逐渐喷出按照预设的混合比例曲线变化的多金属混合粉末以使热源将其熔合形成熔覆层的送粉喷嘴(3)、与所述热源喷嘴(2)同步运动并用于对所述熔覆层进行激光冲击处理以利用激光冲击诱导的冲击波对所述熔覆层进行冲击锻打的激光喷嘴(4)。

10.根据权利要求9所述的金属梯度材料激光冲击锻打复合增材制造装置,其特征在于,还包括与所述送粉喷嘴(3)连通、用于在多金属混合粉末中添加防止其氧化的惰性气体的保护气管(5)。

11.根据权利要求10所述的金属梯度材料激光冲击锻打复合增材制造装置,其特征在于,还包括用于通过超声波检测所述熔覆层在形成过程中的缺陷并将其参数记录的超声波检测探头(17)。

12.根据权利要求11所述的金属梯度材料激光冲击锻打复合增材制造装置,其特征在于,还包括设置于所述工作台(1)上、用于检测所述熔覆层温度的温度传感器(6),与所述温度传感器(6)信号连接、用于根据其检测值控制所述热源喷嘴(2)的出口温度的温度控制器(7),与所述温度传感器(6)信号连接、用于根据其检测值对工件进行热机耦合数值仿真以确定工件的残余应力集中区域的应力仿真模块(8),以及根据所述应力仿真模块(8)的仿真结果测量工件上残余应力集中区域的应力分布情况的应力检测模块(9),且所述应力检测模块(9)与所述激光喷嘴(4)信号连接,以使其根据所述应力检测模块(9)的检测结果对工件进行激光冲击处理并消除有害拉应力。

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