[發明專利]噴射沉積-激光重熔復合成形工藝及設備

有效

• 申請號: 201210050857.5
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102653850A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 林峰;張磊;張婷;張人佶
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C23C4/12
• 分類號: C23C4/12;C23C4/06;C23C24/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

1.一種噴射沉積-激光重熔復合成形工藝，其特征在于，包括以下步驟：

噴射沉積：向沉積基體上的沉積區域內噴射金屬液以在所述沉積區域內形成沉積層；

激光重熔：利用激光掃描所述沉積層以對所述沉積層進行激光重熔和束流沖擊形成重熔層；和

沉積坯成形：驅動所述沉積基體運動且在所述沉積基體運動過程中重復執行所述噴射沉積和激光重熔，以在所述沉積基體上形成由多層沉積-重熔層構成的沉積坯。

2.根據權利要求1所述的噴射沉積-激光重熔復合成形工藝，其特征在于，所述激光重熔的區域沿相同的運動軌跡跟隨所述噴射沉積的區域。

3.根據權利要求1所述的噴射沉積-激光重熔復合成形工藝，其特征在于，還包括：

在噴射沉積之前檢測所述沉積基體的表面溫度；和

根據檢測到的所述沉積基體的表面溫度通過所述激光掃描預熱所述沉積基體的表面，以將噴射沉積之前的所述沉積基體的表面溫度控制在預定溫度范圍內。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的噴射沉積-激光重熔復合成形工藝，其特征在于，還包括：

在噴射沉積過程中檢測所述沉積層的表面溫度；和

根據檢測所述沉積層的表面溫度通過所述激光掃描將所述沉積層的表面控制為半液態或半固態。

5.根據權利要求4所述的噴射沉積-激光重熔復合成形工藝，其特征在于，還包括：

在所述噴射沉積和激光重熔過程中檢測每一層所述沉積層和每一層所述重熔層的溫度；

根據檢測到的所述沉積層和重熔層的溫度通過改變噴射沉積參數、所述激光的功率、所述激光的頻率、所述激光的掃描路徑和所述沉積基體的運動參數中的至少一部分，以控制所述沉積層和重熔層的溫度均勻性。

6.根據權利要求5所述的噴射沉積-激光重熔復合成形工藝，其特征在于，還包括在所述沉積坯成形之后通過所述激光掃描所述沉積坯，以控制所述沉積坯的冷卻速度和冷卻過程中的溫度場均勻性。

7.一種噴射沉積-激光重熔復合成形設備，其特征在于，包括：

腔室本體，所述腔室本體內具有工藝腔室；

驅動支撐裝置，所述驅動支撐裝置設在所述工藝腔室內，用于支撐沉積基體和驅動所述沉積基體在所述工藝腔室內運動；

噴射裝置，所述噴射裝置與所述腔室本體相連，用于向所述沉積基體上的沉積區域內噴射金屬液，以在所述沉積區域內形成沉積層；和

激光掃描裝置，所述激光掃描裝置與所述腔室本體相連，用于對所述沉積層進行激光掃描，以將所述沉積層進行激光重熔和束流沖擊。

8.根據權利要求7所述噴射沉積-激光重熔復合成形設備，其特征在于，還包括：

溫度檢測裝置，所述溫度檢測裝置與所述腔室本體相連，用于檢測所述沉積基體表面的溫度、所述沉積層的溫度和所述重熔層的溫度；和

控制裝置，所述控制裝置分別與所述激光掃描裝置、噴射裝置、驅動支撐裝置和溫度檢測裝置相連，以控制所述激光掃描裝置、噴射裝置、驅動支撐裝置和溫度檢測裝置的運行。

9.根據權利要求8所述噴射沉積-激光重熔復合成形設備，其特征在于，

所述噴射裝置包括設在所述工藝腔室內的霧化噴嘴；

所述激光掃描裝置包括設在所述工藝腔室外面的用于產生激光的激光器和與所述激光器相連的聚焦掃描裝置；及

所述溫度檢測裝置為設在所述工藝腔室外面的紅外熱成像儀。

10.根據權利要求9所述噴射沉積-激光重熔復合成形設備，其特征在于，所述腔室本體上設有激光窗口和檢測窗口，所述工藝腔室內設有分別用于對所述激光窗口和所述檢測窗口的內側面進行除塵的除塵氣嘴，所述聚焦掃描裝置設在所述激光窗口處以通過所述激光窗口向所述工藝腔室內發射激光，所述紅外熱成像儀設在所述檢測窗口處以通過所述檢測窗口檢測所述沉積基體表面的溫度、所述沉積層的溫度和所述重熔層的溫度。