[發明專利]靜電場輔助激光增材制造裝置及方法

在審

• 申請號: 202010144162.8
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN113351865A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 歐陽文泰;徐子法;焦俊科;張文武
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 校麗麗

本申請公開了一種靜電場輔助激光增材制造裝置及方法，所述裝置至少包括電源、工作電極對、激光器；所述工作電極對分別與所述電源的正負極連接；所述激光器在所述工作電極對形成的靜電場作用下，對位于所述工作電極對之間的待熔覆基體進行激光增材加工。本申請提出的靜電場輔助激光增材制造裝置，在激光增材加工過程中，工作電極對能為位于工作電極對之間的待熔覆基體提供靜電場，在靜電場的作用下，能實現對制造過程中的工件內孔隙的消除、工件內部組織趨向的調控。

技術領域

本申請屬于材料制備技術領域，具體涉及一種靜電場輔助激光增材制造裝置、一種靜電場輔助激光增材制造方法。

背景技術

激光增材制造技術是基于微積分的思想，采用激光分層掃描、疊加成型的方式逐層增加材料，將數字模型轉換成三維實體零件。傳統金屬零件成型制造采用鑄造的方法，將固態金屬熔化為液態倒入特定形狀的鑄型并待其凝固成型，工序繁多、模具成本高、從設計到零件制造周期長，且對具有復雜內腔結構的零件無能為力的缺點。相對于傳統的鑄造技術，激光增材制造技術是一種“自下而上”材料累加的制造方法。然而隨著材料以及激光增材制造技術的發展、零件使用環境的日益惡劣，人們對激光增材制造的零件質量提出更高的要求，比如汽輪機葉片這類需要經常承受交變載荷的工件，其中殘留的氣孔將嚴重影響涂層的力學性能。

相關技術中，通常采用電流與磁場的復合形成洛倫茲力的方式輔助激光增材制造，然而這種方式對于工件內部組織和性能趨向性的調控難度較高，也限制了工件力學性能的進一步提升。

發明內容

為了解決上述技術問題，本申請提出了一種靜電場輔助激光增材制造裝置及方法，進而至少在一定程度上克服由于相關技術的限制和缺陷導致的工件內部組成和性能趨向調控難度大等問題。

為實現上述目的，本申請采用的技術方案如下：

根據本申請的一個方面，提供一種靜電場輔助激光增材制造裝置，所述裝置至少包括

電源、工作電極對、激光器；

所述工作電極對分別與所述電源的正負極連接；

所述激光器在所述工作電極對形成的靜電場作用下，對位于所述工作電極對之間的待熔覆基體進行激光增材加工。

在本發明的一種示例性實施例中，所述裝置還包括：

電極夾持部件，與所述工作電極對中的至少一個電極連接，用于控制所述電極的位置移動；

和/或電極絕緣部件，位于所述工作電極對中的至少一個電極表面，用于分隔所述電極與所述支撐部上的待熔覆基體。

在本發明的一種示例性實施例中，所述裝置還包括：

用于放置待熔覆基體的支撐部；

保護氣體系統，與所述激光器連接，用于為激光增材加工過程提供保護氣體；

其中，所述支撐部、激光器、電極夾持部件、保護氣體系統均與控制系統連接；

優選地，所述控制系統為工控機或計算機。

根據本申請的一個方面，提供一種靜電場輔助激光增材制造方法，所述方法至少包括：

將工作電極對分別與電源的正極和負極連接；

將所述工作電極對相對設置于待熔覆基體的兩側；

接通電源后，在所述工作電極對形成的靜電場作用下，對所述待熔覆基體進行激光增材加工。

在本發明的一種示例性實施例中，所述工作電極對中存在至少一個電極與所述待熔覆基體之間絕緣。

在本發明的一種示例性實施例中，在對待熔覆基體進行激光增材加工的過程中，還包括：