[發明專利]一種電感超聲耦合輔助直接激光沉積金屬材料的方法

有效

• 申請號: 201910746568.0
• 申請日: 2019-08-14
• 公開（公告）號: CN110421167B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 馬廣義;宋晨晨;余超;吳東江;牛方勇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種電感超聲耦合輔助直接激光沉積金屬材料的方法，其特征在于,包括以下步驟：

第一步：安裝超聲電感輔助裝置及位置調整

安裝超聲電感輔助裝置，超聲平臺(1)固定于機床工作臺上，基板(2)固定在超聲平臺(1)上，安裝后確保超聲平臺(1)上表面與基板(2)底面接觸良好，調整感應線圈(3)至基板(2)上方2～4mm處，調整激光焦點與粉末流焦點重合并聚焦于基板(2)頂面；感應線圈(3)通過安裝于機床懸臂的線圈架(5)保持與激光頭(4)同心，并通過線圈架(5)的伸縮調整感應線圈(3)距激光頭(4)的距離；電磁感應主機(7)通過系于線圈架(5)的線纜與感應線圈(3)連接；

第二步：超聲電感裝置參數調試

打開電磁感應主機(7)，設置電流頻率，與此同時在關閉激光的情況下以程序預先確定好的掃描速度運行機床，用紅外測溫儀(6)實時監測激光頭(4)正下方基板(2)頂面位置溫度，調整電磁感應主機(7)的輸入電流，直到紅外測溫儀(6)的顯示溫度穩定在初始加熱溫度時關閉電感裝置；所述初始加熱溫度為600～1000℃；打開超聲波發生器(8)，設定初始超聲功率，所施加的超聲作用于熔池及固液界面位置處，調整超聲頻率直到找到基板(2)的諧振頻率，關閉超聲裝置；

第三步：設置其他參數進行成形實驗

參數設置好后依次打開高純氬氣、送粉器、超聲波發生器(8)、電磁感應主機(7)、紅外測溫儀(6)以及激光器，按照設定程序逐層進行成形；成形過程中隨成形高度增加實時調整電感輸入電流及超聲聲強，成形過程中每成形10層電感輸入電流減小1～5A，每次電感輸入電流減小的同時超聲聲強增加0.05～0.5W/cm²；成形結束機床停止后依次關閉送粉器、超聲波發生器(8)以及電磁感應主機(7)；最后關閉高純氬氣以及紅外測溫儀(6)。

2.根據權利要求1所述的一種電感超聲耦合輔助直接激光沉積金屬材料的方法，其特征在于，施加電感溫度場所用感應線圈(3)為單個單匝線圈，直徑3～5cm，實時加熱面積為5～20cm²。

3.根據權利要求1所述的一種電感超聲耦合輔助直接激光沉積金屬材料的方法，其特征在于，所述超聲波發生器(8)的初始超聲聲強Q與初始電感輸入電流I之間滿足Q＝-0.05I+2.5，其中超聲聲強單位為W/cm²，電感輸入電流單位為A。

4.根據權利要求1所述的一種電感超聲耦合輔助直接激光沉積金屬材料的方法，其特征在于，所述電磁感應主機(7)輸入電流調節范圍0～40A。

5.根據權利要求1所述的一種電感超聲耦合輔助直接激光沉積金屬材料的方法，其特征在于，所述紅外測溫儀(6)與水平面夾角為45°～70°，對成形過程中的溫度進行實時監測。