[發明專利]一種超聲輔助激光熔化沉積成形同步加載裝置

有效

• 申請號: 202110367955.0
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113102779B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 黃永江;趙文杰;呂云卓;胡偉華;陸毅;李紅革;寧志良;姜思達;孫劍飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22F12/00
• 分類號: B22F12/00;B22F10/28;B22F10/50;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y10/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種超聲輔助激光熔化沉積成形同步加載裝置，涉及一種超聲輔助激光熔化沉積成形同步加載裝置。裝置由超聲振子、超聲振子升降機構和沉積基板構成；超聲振子升降機構由數個超聲振子固定立板、超聲振子固定底板、剪叉式升降支撐架、底座、固定側板、滑孔、滑塊、絲杠、步進電機和橫桿構成。本發明在激光熔化沉積成形過程中借助超聲場輔助提高了激光熔化沉積成形所制得的材料的力學性能，超聲振子下方的升降系統使得超聲振子的高度可以隨著沉積零件的升高而同步升高，能夠為沉積過程提供持續而穩定的超聲場。本發明適用于金屬材料超聲輔助激光熔化沉積。

技術領域

本發明涉及一種超聲輔助激光熔化沉積成形同步加載裝置。

背景技術

激光熔化沉積技術作為一種先進的金屬材料成形方式，采用與傳統減材成形方式截然相反的增材成形方式，不但節約了材料成本，而且提高了金屬零件成形速度。采用激光熔化沉積技術成形的金屬零件具有多種優異性能，已經被廣泛應用于航空航天、交通運輸、生物醫療等領域。

然而，激光熔化沉積技術成形的金屬材料內部存在十分明顯的織構現象，這些強織構的存在使得金屬材料的性能表現出明顯的各向異性特征，在垂直于織構方向上，金屬材料的力學性能會發生急劇下降。相關研究表明，激光熔化沉積技術成形的金屬材料內部表現出強織構現象是因為沉積過程中沿沉積方向形成了尺寸較大的柱狀晶。為了消除強織構現象，需要從根本上減小柱狀晶尺寸，甚至消除柱狀晶。

發明內容

本發明為了解決現有金屬材料的激光熔化沉積成形過程中、沿沉積方向形成的尺寸較大的柱狀晶造成材料的力學性能下降的問題，提出一種超聲輔助激光熔化沉積成形同步加載裝置。

本發明超聲輔助激光熔化沉積成形同步加載裝置由超聲振子、超聲振子升降機構和沉積基板構成；超聲振子升降機構由數個超聲振子固定立板、超聲振子固定底板、剪叉式升降支撐架、底座、固定側板、滑孔、滑塊、絲杠、步進電機和橫桿構成；沉積基板設置在超聲振子的一側；超聲振子固定底板水平設置，超聲振子固定立板上設置有安裝通孔，數個超聲振子固定立板并列設置在超聲振子固定底板的上表面，數個超聲振子固定立板上的安裝通孔同心設置，超聲振子設置在數個超聲振子固定立板的安裝通孔內；底座和超聲振子固定底板之間設置有兩個并列的剪叉式升降支撐架；剪叉式升降支撐架由數個支撐臂組構成，每個支撐臂組由兩個交叉的支撐臂構成，兩個交叉的支撐臂中部鉸接，每個支撐臂組中的支撐臂的端部與相鄰的支撐臂組中的支撐臂的端部鉸接；剪叉式升降支撐架上端的兩個支撐臂的端部分別設置有垂直于支撐臂的立柱；超聲振子固定底板的底面上開有兩個平行的滑槽，每個滑槽下設置有一個剪叉式升降支撐架、且剪叉式升降支撐架的立柱的上端設置在滑槽內；兩個固定側板平行設置在底座上表面兩個剪叉式升降支撐架的兩側，固定側板上沿長度方向設置有滑孔；底座上表面兩個固定側板之間設置有步進電機，步進電機的動力輸出軸上連接有絲杠，絲杠上套設有滑塊，絲杠與滑塊為螺紋配合，滑塊的兩個側壁分別設置有橫桿，橫桿與絲杠垂直，橫桿一端與滑塊的側壁固接，橫桿另一端穿過滑孔設置；剪叉式升降支撐架中最下端的其中一個支撐臂的端部與橫桿鉸接；剪叉式升降支撐架中最下端的另一個支撐臂的端部與固定側板鉸接。

本發明的有益效果是：

1、本發明通過在沉積基板側面設置超聲振子，將沉積基板籠罩在超聲場內，在激光熔化沉積成形過程中，借助超聲場輔助優化了沉積面表面形貌、破碎了沉積材料內部柱狀晶、消除了激光熔化沉積成形在金屬材料內部的強織構、消除了內部孔洞缺陷，提高了激光熔化沉積成形所制得的材料的力學性能。

2、本發明通過在超聲振子下方設置升降系統，使得超聲振子的高度可以隨著沉積零件的升高而同步升高，時刻保持當前沉積面處于超聲振子產生的超聲場中央，能夠為沉積過程提供持續而穩定的超聲場。

附圖說明

圖1為實施例1中超聲輔助激光熔化沉積成形同步加載裝置的結構示意圖；

圖2為圖1的左視圖。

具體實施方式