[發明專利]一種無基體無支撐去應力金屬零件激光熔覆沖擊鍛打約束成形方法

有效

• 申請號: 201710391653.0
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107385431B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 張永康;于秋云;楊豐槐;楊青天
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C21D10/00
• 代理公司: 44329 廣東廣信君達律師事務所
• 代理人: 楊曉松

1.一種無基體無支撐去應力金屬零件激光熔覆沖擊鍛打約束成形方法，其特征在于：基于待加工零件尺寸較大處，連續激光束熔覆成形纖細狀的分支結構，成形后纖細狀的分支結構作為基層熔覆成形待成形零件的中間面，根據成形零件的三維實體輪廓模型，朝中間層的兩個方向進行熔覆成形，同時，短脈沖激光束利用沖擊波力學效應進行同步沖擊鍛打。

2.根據權利要求1所述的一種無基體無支撐去應力金屬零件激光熔覆沖擊鍛打約束成形方法，其特征在于：連續激光束和短脈沖激光束互相耦合；短脈沖激光束鍛打參數分別由在線監測系統和實時跟蹤反饋系統進行監測與控制，根據熔覆區材料厚度和面積來確定脈沖激光的脈沖寬度、鍛打頻率和光斑大小；反過來，短脈沖激光束沖擊鍛打參數的選擇又約束著連續激光束熔覆速度與送粉速率的選擇，形成閉環耦合控制，以確保整個熔覆層深度材料獲得充分鍛打透徹。

3.根據權利要求1所述的一種無基體無支撐去應力金屬零件激光熔覆沖擊鍛打約束成形方法，其特征在于：短脈沖激光束自由移動于金屬零件兩側，使連續激光束和短脈沖激光束即可同側配合工作，亦可兩側配合工作。

4.根據權利要求1所述的一種無基體無支撐去應力金屬零件激光熔覆沖擊鍛打約束成形方法，其特征在于：具體步驟如下：

S1.根據金屬零件三維實體模型，確定其結構尺寸較大處，并在底座上確定相應位置作為分支結構熔覆成形的基點；

S2.在基點處，沿基座的豎直方向加載連續激光束，熔覆成形纖細狀分支結構；

S3.根據金屬零件三維實體模型，對其分層切片，獲取每一層的成形路徑；調整連續激光束方向及激光束參數,纖細狀分支結構作為金屬零件熔覆成形的中間面；

S4.激光熔覆成形基底；

S5.同時在線檢測系統及實時跟蹤反饋控制系統作用，先后調節短脈沖激光束和連續激光束的參數，記錄保存數據，并進行誤差分析；

S6.與此同時，短脈沖激光束進行同步沖擊鍛打；連續激光束和短脈沖激光束同時同步配合工作；

S7.分析成形的表面及性能是否達到要求，若達到要求，則進入步驟S8，若不達到要求，則同時先后調節連續激光束和短脈沖激光束的參數，記錄保存數據，并進行誤差分析，重復步驟S4、S5、S6、S7；

S8.調整連續激光加載方向及激光束參數，以成形基底為支撐，激光熔覆金屬零件第一層切片；

S9.對激光熔覆金屬零件成形的第一層切片，重復步驟S5、S6、S7；

S10.根據金屬零件三維實體模型，以激光熔覆成形的第一層切片為新的基底，并作為第二層切片的支撐，激光熔覆成形金屬零件的第二層切片，同時重復步驟S5、S6、S7；

S11.上一層切片成為新的基底，作為下一層切片的支撐，如此類推地激光熔覆沖擊鍛打，直到最終獲得成形金屬零件；

S12.分析整體成形金屬零件的表面及性能是否達到相關要求，若達到要求，則激光熔覆沖擊鍛打約束成形結束，若不達到要求，則返回步驟S11，直至獲得達到要求的成形金屬零件。