[發明專利]一種金屬增材制造的在線熱處理工藝

有效

• 申請號: 201910734308.1
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110434332B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 黃科;井龑東;席乃園;方學偉;張琦;盧秉恒
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;C21D10/00;B33Y10/00;B33Y40/20
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種金屬增材制造的在線熱處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：

1）通過計算機CAD軟件三維建模，利用增材制造系統專用切片分層軟件模型進行分層和路徑規劃；

2）開始增材制造過程，進行第一層材料在基板上的堆疊和凝固；

3）對第一層材料進行激光沖擊強化并確保沖擊影響層深度大于單層堆積層的厚度；

4）進行下一層材料的堆疊和凝固，通過調節增材制造過程參數及打印層層厚，使得堆疊過程中產生的熱量對前述打印層進行實現在線熱處理，其熱處理區域包括重熔區和再結晶區，當熱量足夠高時就能夠使得之前具有較多位錯的部位再結晶形成較小的等軸晶，而重熔區則由于再次凝固產生局部粗晶 ；

5）再次進行激光沖擊強化并確保影響層深度超過步驟4）中打印層厚度及該過程中釋放熱量對前一打印層造成的熔融區以及再結晶區域深度之和；

6）重復步驟4）和步驟5）直至零件制備完畢，整個工件內部的微觀組織和殘余應力得到改善，當再次進行下一層材料堆疊時，已有的最后一層中也會產生再結晶，并且通過控制輸入熱量來決定所要產生的再結晶區域的大小；

所述的步驟3）激光沖擊強化過程使用約束層和保護層，約束層為K9玻璃，保護層為鋁箔膠帶；

所述的步驟4)和步驟5)中，通過調節激光沖擊強化參數和增材制造能量輸入，能夠達到完全再結晶的效果；

在整個工藝過程中，對于一些上表面難以沖擊的構件，通過沖擊其側面來達到同樣的效果。

2.根據權利要求1所述的一種金屬增材制造的在線熱處理工藝，其特征在于：所述的激光沖擊強化產生的影響層深度是指產生位錯和殘余壓應力的影響深度。

3.根據權利要求1所述的一種金屬增材制造的在線熱處理工藝，其特征在于：所述的激光沖擊強化應用了Q-switched技術的Nd:YAG脈沖激光，激光沖擊強化參數為：光斑直徑0.1~20mm，波長1064nm或532nm，縱向重疊率0~90%，橫向重疊率0~90%，脈沖能量0.1~50J，脈寬3~30ns，頻率0.5~10Hz。

4.根據權利要求1所述的一種金屬增材制造的在線熱處理工藝，其特征在于：適用于電弧絲材增材制造（WAAM）、激光選區熔化（SLM）或電子束熔化（EBM）。