一种超声波辅助激光增材制造的装置及其实现方法与流程

技术特征：

1.一种超声波辅助激光增材制造的装置，其特征在于，包括主要由双支撑转台和加工台构成的精密双轴数控转台，设置于加工台上的支撑紧固基座，安置于支撑紧固基座上的带有凹槽的模具，穿过所述加工台和支撑紧固基座设置并与模具底部连接的超声波装置，安置于所述模具上的凹槽内的基板，以及位于基板上方的送粉喷嘴；所述基板与所述模具上的凹槽相匹配，所述模具上还设有用于限定基板的压块；

其中，所述超声波装置包括依次连接的超声波发射器、超声波换能器、超声波变幅杆和超声波振动杆，所述超声波变幅杆固定于所述加工台上，所述超声波振动杆穿过所述支撑紧固基座并与所述模具底板连接，所述超声波换能器穿过所述加工台与所述超声波变幅杆连接，所述超声波发射器通过线缆与超声波换能器连接。

2.根据权利要求1所述的一种超声波辅助激光增材制造的装置，其特征在于，所述模具为水冷铜模具或铝制加热模具。

3.根据权利要求2所述的一种超声波辅助激光增材制造的装置，其特征在于，所述水冷铜模具包括带有凹槽的铜模，设置于铜模内部的加工串联孔，与加工串联孔连通的水管，以及与水管连接并与水管和加工串联孔共同构成水冷循环的水冷机。

4.根据权利要求2所述的一种超声波辅助激光增材制造的装置，其特征在于，所述铝制加热模具包括带有凹槽的铝模，弯曲地埋置于铝模内部的管状电热元件，以及与管状电热元件连接的温控器。

5.根据权利要求4所述的一种超声波辅助激光增材制造的装置，其特征在于，所述温控器控制管状电热元件的温度范围为150～500℃。

6.如权利要求1～5任一项所述的超声波辅助激光增材制造的装置的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)装配：设置精密双轴数控转台使加工台保持平稳，将超声波装置和支撑紧固装置固定在加工台上，在支撑紧固装置上安置模具并将之与超声波装置内的超声波振动杆紧固连接，在模具的凹槽内安置与之匹配的基板，并使用压块将之固定；

(2)启动超声波装置，使产生的超声波直接输入到基板中，调节超声波装置使之产生的超声波频率与所述基板的固有频率接近，并使基板在超声波作用下产生共振；

(3)将送粉喷嘴移动到基板上方的一定位置，开启激光增材制造设备，在数控状态下完成产品的制造；

(4)产品制造完成后，关闭超声波装置。

7.根据权利要求6所述的超声波辅助激光增材制造的装置的实现方法，其特征在于，所述模具的不同设置还配置有对应的加工模式：

当所述模具为水冷铜模具时，加工模式为预冷模式，在步骤(1)中安置水冷铜模具，并使之与超声波振动杆紧固连接；在步骤(2)启动超声波装置前，先开启水冷机，设置预冷温度，待水冷循环稳定后再启动超声波装置；

当所述模具为铝制加热模具时，加工模式为预热模式，在步骤(1)中安置铝制加热模具，并使之与超声波振动杆紧固连接；在步骤(2)启动超声波装置前，先通过温控器设置预热温度，并在模具温度稳定后再启动超声波装置。