一种无基体无支撑金属零件激光熔覆自由成形方法
【专利说明】一种无基体无支撑金属零件激光熔覆自由成形方法
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技术领域
[0002]本发明涉及一种激光熔覆成形方法，尤其涉及一种无基体无支撑金属零件激光熔覆自由成形方法。
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【背景技术】
[0004]激光熔覆技术是材料表面改性技术的一种，其是以不同的填料方式在被涂覆的基体表面上添加熔覆材料，并经激光辐照使其与基体表面薄层一起熔化，并快速凝固后在基体表面形成添料熔覆层，从而显著改善基体表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。
[0005]激光熔覆成形则是在基于激光熔覆技术发展起来的快速成形技术。激光熔覆成形采用分层制造的思想，将待成形零件分层切片逐层熔覆沉积成形，其成形过程中采用激光连续加载，并辅以一定扫描速度，通过多道搭接、多层堆积方式熔覆成形零件。成形时是一般在工作台上放置一底板作为支撑，待成形完毕后再将该底板切除下来，切割面一般较大，加工工作量较大且影响成形零件的底面质量；激光熔覆工作头一般在水平面上成形零件，加工范围受到限制。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种无基体无支撑金属零件激光熔覆自由成形方法，从而可快速地获取待成形零件。
[0008]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种无基体无支撑金属零件激光熔覆自由成形方法，所述成形方法包括如下步骤:
51、在基座上沿竖直方向加载激光，以在所述基座上形成沿竖直方向延伸的纤细状结构作为基体分支结构；
52、根据待成形零件的底面结构来调整激光加载方向，并以所述基体分支结构的顶点作为起点来加载激光，形成另一纤细状结构作为辅助分支结构，其中，所述辅助分支结构位于所述待成形零件的底面上；
53、根据待成形零件的结构对其分层切片，并获取每一层的成形路径；
54、以所述辅助分支结构作为基体，按照步骤S3获得的成形路径，采用激光连续加载的方式来加载激光，先成形所述待成形零件的最底层，获取所述待成形零件的底层形貌，然后以所述最底层作为新的基体逐层地熔覆叠加，最终成形所述待成形零件；
55、将所述基体分支结构从所述待成形零件上切除，获得最终的所述待成形零件。
[0009]优选地，所述步骤SI与所述步骤S2中，激光加载时分别采用间歇式光加载方式进行加载。
[0010]优选地，所述步骤SI与所述步骤S2中，激光加载的加工参数按照单点熔覆试验获得。
[0011]进一步地，所述的加工参数包括激光功率、送粉量、离焦量、准直气大小、单点熔道宽、单点熔道高、单点熔覆堆积提升量。
[0012]优选地，所述步骤SI中，激光加载时激光工作头竖直向下并垂直于所述基座。
[0013]优选地，所述步骤S4中，激光加载时激光工作头的轴线垂直于所述辅助分支结构。
[0014]优选地，所述待成形零件的最底层呈环状，所述辅助分支结构为与所述最底层的环状相对应的环状结构。
[0015]优选地，所述待成形零件的最底层为平面，所述辅助分支结构呈细条状。
[0016]进一步地，所述步骤S2中，所述辅助分支结构将所述待成形零件分隔成为相互对称的两部分；所述步骤S4中，成形所述最底层时以所述辅助分支结构作为基体，采用对称连续熔覆的方式成形获取所述最底层。
[0017]优选地，所述步骤S3在步骤S1、S2之前完成。
[0018]由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明中一种无基体无支撑零件激光熔覆自由成形方法，其基于连续光加载方式和中空激光技术，提出了间歇式光加载方式来熔覆成形纤细状的分支结构，并以该分支结构作为基体熔覆成形待成形零件的最底层，然后以该最底层作为新的基体，采用一般的快速成形方法成形获得所需零件。成形完毕后只需沿纤细状分支结构与成形零件相结合的位置处切割即可将成形零件分离下来，操作十分简单、快速。采用该种成形方法，可在不同角度位置下的工作台上成形零件，扩大了激光熔覆成形的工作范围。
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【附图说明】
[0020]附图1为本发明的成形方法的流程示意图；
附图2为本发明一具体实施例中基体分支结构成形示意图；
附图3为附图2的实施例中辅助分支结构成形示意图；
附图4为附图2的实施例中成形待成形零件最底层的示意图；
附图5为附图2的实施例中待成形零件最底层成形完毕后的示意图。
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【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
[0023]实施例1
参见图1至图5所示，一种无基体无支撑零件激光熔覆自由成形方法，本实施例中待成形的零件为底面为平面的零件。
[0024]该成形方法包括如下步骤:
S1、成形基体分支结构I。在工作台的基座10上沿竖直方向加载激光，从而在基座10上形成沿竖直方向延伸的纤细状结构作为基体分支结构I。激光加载的过程中，激光工作头20竖直向下并垂直于基座10，如图2所示。
[0025]S2、成形辅助分支结构2。如图3所示，根据待成形零件的底面结构来调整激光加载方向，并以基体分支结构I的顶点作为起点来加载激光，从而形成另一纤细状结构作为辅助分支结构2，该辅助分支结构2位于待成形零件的底面上。本实施例中，待成形零件的底面为一平面结构，因此该辅助分支结构2可设置为条状，此处为直线条状。由于待成形零件的底面垂直于基体分支结构1，激光工作头20旋转90°后，以基体分支结构I的顶点作为起点，沿水平方向扫描而成形辅助分支结构2。
[0026]在上述步骤SI与步骤S2中，激光加载时采用间歇式光加载方式，这样可以为熔池凝固留有充足时间，待单点冷凝后激光工作头提升熔覆下一点，直至达到设定尺寸。激光熔覆时的加工参数可事先按照单点熔覆试验获得，即经过多次单点熔覆实现获取最优参数作为加工参数。涉及的加工参数包括:激光功率(KW)、送粉量(g/min)、离焦