[發明專利]一種激光增材制造鋁銅復合制件的方法

有效

• 申請號: 201811214529.8
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109290573B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 周駿;張宏林;馬威
• 申請（專利權）人: 揚州航飛精密機電有限公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;C23C24/10;B22F7/08;C22C21/16;C22C9/01;C22C21/14;C22C32/00;B33Y10/00;B33Y70/00;B33Y80/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 徐素柏

本發明涉及鋁合金與銅復合材料制件加工技術領域內一種激光增材制造鋁銅復合制件的方法。首先制造鋁合金基材的制件，然后在鋁合金基材制件需要鑲嵌銅合金的部位預留鑲嵌空間，通過激光光束分層選擇性熔覆銅合金粉層，制作成設定尺寸的銅合金嵌件，所述銅合金粉層與鋁合金的基材表面設有漸進過渡層，所述漸進過渡層的厚度為1.5～3mm，所述漸進過渡層的合金成份的質量配比為：Si:8～10%，Cu:10～15%，Ag：0.3～0.8%，Ni：0.65～0.85%，Mg：0.70～0.85%，余量為Al粉，總量為100%；所述銅合金粉的質量配比為：Al:12.85～14.25%，Fe:0.95～1.05%,Ni:2.56～3.06%,Mn:2.13～2.18%,P：0.018～0.022%，Pb:0.025～0.028%，Si:0.15～0.17%，Sn:0.080～0.085%，Zn:0.95～0.98%，余量為Cu，總量為100%。

技術領域

本發明涉及鋁合金與銅復合材料制件加工技術領域，特別涉及一種激光增材制造鋁銅復合制件的方法。

背景技術

現有技術中，鋁合金制品的內部或外部鑲嵌銅合金或外部包覆銅合金結構的制品加工制作中，一般通過鋁合金鑲件鑄造的方法加工制作，或者先分別制作成半成品，再將兩者機械連接。前者的鑲件鑄造加工方法適用于大批量加工生產中，鑄造過程中，鑲件定位會存在一定的難度，其定位精度是影響鑄件精度的關鍵因素，并且對于小批量或單件生產中，采用鑲件鑄造的加工方法中，模具投入成本大，經濟效益差。后者鋁銅制件通過機械連接的方法連接強度和精度影響整件制件的強度和尺寸精度。

發明內容

本發明針對現有技術中鋁合金與銅合金嵌件制品的制造方法存在的上述問題，提供一種激光增材制造鋁銅復合制件的方法，既適合單件小批量也適合大批量的生產制造中，并且加工精度高，利于快速成形，減少整件制造過程中的模具投入。

本發明的目的是這樣實現的，一種激光增材制造鋁銅復合制件的方法首先制造鋁合金基材的制件，然后在鋁合金基材制件需要鑲嵌銅合金的部位預留鑲嵌空間，通過激光光束分層選擇性熔覆銅合金粉層，制作成設定尺寸的銅合金嵌件，所述銅合金粉層與鋁合金基材制件表面結合部位設有漸進過渡層，所述漸進過渡層的厚度為1.5～3mm，所述漸進過渡層的合金成份的質量配比為：Si :8～10%，Cu:10～15%，Ag：0.3～0.8%，Ni：0.65～0.85%，Mg：0.70～0.85%，余量為Al粉，總量為100%；所述銅合金粉成份的質量配比為：Al :12.85～14.25%，Fe:0.95～1.05%,Ni:2.56～3.06%,Mn:2.13～2.18%,P：0.018～0.022%，Pb:0.025～0.028%，Si:0.15～0.17%，Sn:0.080～0.085， Zn:0.95～0.98%，余量為Cu，總量為100%；所述漸進過渡層和銅合金粉層采用激光分層逐層熔覆于鋁合金基材表面，每層涂覆后激光熔覆的厚度為0.5～0.8 mm，各合金成份的粒度為35～50μm。

本發明的方法中，在鋁合金制件上通過激光熔覆的方法增材制造銅合金件，改變傳統的鑲件鑄造或機械連接的工藝方法，先按常規方法制作鋁合金制件，預先預留銅合金件的位置，然后通過激光熔覆逐層選擇性增材制造的方法將銅合金粉料熔覆燒結到銅合金件的位置，不需要另外的定位工裝或模具投入，并且通過激光熔覆增材制造的方法獲得的制件產品尺寸精度高，表面質量好，成形后的整體制件加工量少，為鋁銅結合結構的制件的生產加工提供了一種新的加工制造方法。另一方面，為保證鋁合金與銅合金結合的過渡部位具有良好的結合強度，在鋁合金基材的底層設置一漸進過渡層，使鋁合金表層的熱膨脹系數降低，提高導熱性，并提高鋁與銅結合鍍覆性能；還可以阻止銅鋁連接的脆性相產生傾向，減少鋁銅間金屬間化合物的生成；提高鋁銅結合的強度；本發明的銅合金材料，具有高強度，高溫耐磨性和抗氧化性好、并且在高溫下耐蝕性和抗氧化性大，特別適用惡劣環境條件下使用。

作為本發明的優選，激光熔覆的激光輸出功率為3～7kW,光斑寬度為3～8mm,掃描速度為10-15mm/s，激光熔覆過程中采用氬氣流保護，氣流流量為25～30L/min。