[發明專利]一種雙超聲輔助激光增材制造裝置及方法

在審

• 申請號: 201711057771.4
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107812942A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 黃春平;林鑫;楊海歐;劉奮成;黃衛東
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;南昌航空大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00;B33Y10/00;B33Y40/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 王加貴

1.一種雙超聲輔助激光增材制造裝置，其特征在于：包括試樣安裝臺架、超聲攪拌系統、超聲沖擊系統和激光增材制造系統；所述激光增材制造系統和所述超聲沖擊系統設置在所述試樣安裝臺架的上側，所述超聲攪拌系統設置在所述試樣安裝臺架的下側，所述激光增材制造系統和所述超聲沖擊系統相對設置，試樣在經過所述激光增材制造系統后經過所述超聲沖擊系統。

2.根據權利要求1所述的雙超聲輔助激光增材制造裝置，其特征在于：所述超聲攪拌系統包括第一超聲波發生器、第一外殼、第一換能器、第一變幅桿和耦合機構；所述試樣安裝臺架、所述耦合機構和所述第一變幅桿的工具頭依次連接，所述第一變幅桿與所述第一換能器連接，所述第一換能器與所述第一超聲波發生器電連接，所述第一換能器和所述第一變幅桿均設置在所述第一外殼內部。

3.根據權利要求2所述的雙超聲輔助激光增材制造裝置，其特征在于：所述第一超聲波發生器的最大輸出功率為1kW，所述第一超聲波發生器輸出的超聲頻率為20kHz。

4.根據權利要求1所述的雙超聲輔助激光增材制造裝置，其特征在于：還包括固定支架，所述超聲沖擊系統和所述激光增材制造系統分別通過一滑臺支架與所述固定支架連接。

5.根據權利要求4所述的雙超聲輔助激光增材制造裝置，其特征在于：所述激光增材制造系統和所述超聲沖擊系統相對于所述試樣安裝臺架同步運動。

6.根據權利要求4所述的雙超聲輔助激光增材制造裝置，其特征在于：所述超聲沖擊系統包括第二超聲波發生器、第二外殼、第二換能器、第二變幅桿和沖擊頭，所述沖擊頭、所述第二變幅桿和所述第二換能器依次連接，所述換能器和所述第二超聲波發生器電連接，所述第二換能器和所述第二變幅桿均設置在所述第二外殼內部，所述第二外殼通過所述滑臺支架與所述固定支架連接。

7.根據權利要求6所述的雙超聲輔助激光增材制造裝置，其特征在于：所述第二超聲波發生器的最大輸出功率為1.5kW，所述第二超聲波發生器輸出的超聲頻率為20kHz。

8.根據權利要求6所述的雙超聲輔助激光增材制造裝置，其特征在于：所述第二變幅桿輸出的振幅為150μm。

9.一種雙超聲輔助激光增材制造方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：預熱試樣；

S2：利用激光增材制造系統使所述試樣受損的部位熔融并補充金屬粉末，并使所述金屬粉末熔融，形成液態熔池；

S3：利用超聲攪拌系統對所述液態熔池施加超聲攪拌，使所述液態熔池在超聲攪拌的作用下凝固，所述超聲攪拌系統的輸出功率為1kW，超聲頻率為20kHz；

S4：所述液態熔池凝固后形成熔覆區，在所述熔覆區的試樣溫度為600-700℃時，使沖擊頭與所述熔覆區接觸，利用超聲沖擊系統對熔覆區施加超聲沖擊，超聲沖擊系統的輸出功率為1.5kW，超聲頻率為20kHz，振幅為150μm，持續時間為30s-4min。