[發(fā)明專利]一種基于激光熔覆和激光沖擊的3D打印方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010020707.4
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111088488A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李康妹;何幸哲;虞宙;蔡宇;胡俊
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F3/105;B33Y10/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種基于激光熔覆和激光沖擊的3D打印方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)設(shè)計(jì)出需要打印產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型，并將三維數(shù)字化模型導(dǎo)入到激光熔覆加工系統(tǒng)當(dāng)中，為激光熔覆打印做好準(zhǔn)備；

步驟二：將準(zhǔn)備好的基體(1)置于激光熔覆設(shè)備的加工平臺上，金屬粉末(3)在送粉氣的作用下通過噴頭(4)被噴射到基體(1)表面，在保護(hù)氣(6)的氛圍中，利用激光熔化金屬粉末(3)，以形成熔池(8)，最后凝固；噴頭(4)按照數(shù)字化模型所規(guī)劃的路徑進(jìn)行噴射，最后完成第一層的打印；設(shè)置打印層數(shù)，當(dāng)激光熔覆打印到設(shè)置的層數(shù)后，暫停打印，將激光熔覆后的試件(17)取下來備用；

步驟三：在步驟二制得的試件(17)表面鋪設(shè)一層吸收層(9)，作用是吸收激光能量以產(chǎn)生等離體子，形成沖擊波；在吸收層(9)上方鋪設(shè)一層約束層(10)，以提高激光沖擊壓力的幅值并延長壓力作用時間；

步驟四：利用激光器(13)輸出激光束(12)，激光先經(jīng)過光學(xué)裝置(11)改變傳輸方向并聚焦，之后透過約束層(10)被吸收層(9)吸收，產(chǎn)生等離子爆炸形成沖擊波，對基體(1)材料表面進(jìn)行強(qiáng)化，得到激光沖擊強(qiáng)化后的試件(18)；

步驟五：將步驟五制得的試件(18)重新復(fù)原到激光熔覆裝置的加工平臺上，再一次進(jìn)行打印；每打印一定層數(shù)進(jìn)行一次沖擊，依次循環(huán)，直到產(chǎn)品(19)打印完成。

2.如權(quán)利要求1所說的基于激光熔覆和激光沖擊的3D打印方法，其特征在于，所述的金屬粉末(3)為Ti6Al4V合金。

3.如權(quán)利要求1所說的基于激光熔覆和激光沖擊的3D打印方法，其特征在于，所述的吸收層(9)為黑漆或聚四氟乙烯。

4.如權(quán)利要求1所說的基于激光熔覆和激光沖擊的3D打印方法，其特征在于，所述的約束層(10)為水或光學(xué)玻璃。

5.如權(quán)利要求1所說的基于激光熔覆和激光沖擊的3D打印方法，其特征在于，所述的步驟二中，激光熔覆裝置采用同軸送粉裝置，確保金屬粉末(3)和激光光束抵達(dá)基體(1)的一致性，以保障打印質(zhì)量更優(yōu)。

6.如權(quán)利要求1所說的基于激光熔覆和激光沖擊的3D打印方法，其特征在于，所述步驟二中，保護(hù)氣(6)采用惰性氣體，確保金屬粉末(3)在熔化、凝固等過程中不被氧化，以保障打印質(zhì)量更優(yōu)。

7.如權(quán)利要求1所說的基于激光熔覆和激光沖擊的3D打印方法，其特征在于，所述步驟四中，激光器(13)采用高功率調(diào)Q型Nd:YAG激光器，激光束能量遵循近平頂分布，即激光光斑內(nèi)能量分布均勻，以保證沖擊強(qiáng)化的均勻性。