[發明專利]一種激光選區熔化放電復合工藝及設備

有效

• 申請號: 202111362436.1
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114260463B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 張鵬;朱強;王敏;陳剛;王傳杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/85;B22F12/43;B22F12/90;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 威海恒譽潤達專利代理事務所(普通合伙) 37260
• 代理人: 戚笑頤

本發明提供了一種激光選區熔化放電復合工藝及設備，其解決了目前激光選區制備過程中存在零件開裂的技術問題，該工藝為在高壓環境下，在激光選區熔化過程中通過脈沖放電裝置對基板組件進行脈沖放電，高壓環境和電止裂效應耦合作用，可以減少零件制備時裂紋產生，提高材料力學性能，可有效提高激光選區融化制備零件的成形性。同時，本發明提供了一種激光選區熔化放電設備，其設有工作箱，工作箱的內部設有激光器、送料裝置和脈沖放電裝置，工作箱的外部設有壓縮裝置，脈沖放電裝置設有基板組件，基板組件依次串聯傳感器、放電開關和儲能電容器，示波器和傳感器并聯。本發明可廣泛應用于增材制造技術領域。

技術領域

本申請屬于增材制造技術領域，更具體地說，是涉及一種激光選區熔化放電復合工藝及設備。

背景技術

激光選區熔化技術(SLM，Selective Laser Melting)是將激光熔覆與快速原型技術結合起來的一種最新的先進制造技術。激光選區熔化技術利用高能束激光直接熔化金屬粉末，逐層疊加形成復雜高性能金屬零部件，尺寸精度高、生產效率高等優點，利用SLM技術進行金屬零件的直接制造已經擴展到航空航天、醫學醫療、汽車制造等領域。但目前激光選區熔化制備構件過程依然有諸多問題，由于在零件制備過程中材料快速熔化和凝固，使得成形過程出現嚴重偏析問題，致使裂紋萌生。激光選區熔化過程中裂紋萌生，也是制約SLM技術發展的關鍵問題之一，也是國內外學者研究的重點和熱點問題。目前采用的方法如：基板預熱、調整合金成分、熱處理、調整工藝參數等，對激光選區熔化過程零件開裂問題都有所幫助，但現在止裂仍然是亟需解決的問題。

發明內容

本發明就是為了解決上述背景技術的不足，提供了一種激光選區熔化放電復合工藝及設備，在高壓的環境下，激光選區熔化的同時發生電熱止裂效應，減少零件制備時裂紋產生，提高材料力學性能，有效提高激光選區熔化制備零件的成形性，最終得到組織致密、晶粒細化的零件。

為此，本發明提供了一種激光選區熔化放電復合工藝，具體步驟如下：

(1)將基板與隔熱板和絕緣板組裝成基板組件，并將基板組件固定于工作箱內的升降臺上，將基板組件通過導線順著升降臺引出依次串聯傳感器、放電開關和儲能電容器，并將示波器并聯連接脈沖傳感器；

(2)通過氮氣壓縮機緩慢向工作箱內輸進氮氣，使得工作箱內的壓力維持高壓環境；

(3)將合金粉末加入料缸，由料缸通過加料管向送料箱中進行加料，控制器控制送料箱到達基板上方指定位置，送料傳感器觸發送料箱底板打開，將合金粉末送入基板上；

(4)通過放電設備對儲能電容器緩慢充電，當高壓使放電開關擊穿，儲能電容器對基板進行脈沖放電，電流經過傳感器，通過與傳感器并聯的示波器進行電流圖像顯示，觀察示波器，控制脈沖電流密度；

(5)利用控制器將激光器移動到基板上方，同時對基板通入脈沖電流，使得基板上的合金粉末在進行激光熔化的過程中同時發生電熱效應，起到電熱止裂作用；

(6)激光選區熔化制備完成時，關閉激光器并停止向儲能電容器充電，回收剩余合金粉末，緩慢放出氮氣，空冷至室溫取出零件。

優選的，步驟(2)中，工作箱內的壓力維持在1.5-3.5Mpa。

同時.本發明提供了一種激光選區熔化放電設備，其應用于上述激光選區熔化放電的復合工藝中，其設有工作箱，工作箱的內部的上端設有激光器，激光器的下端設有送料裝置，送料裝置的下端設有脈沖放電裝置，工作箱的外部設有壓縮裝置，工作箱的外部還連接控制器，通過控制器控制激光選區熔化放電設備的運作。

優選的，脈沖放電裝置設有基板組件，基板組件固定于工作箱的升降臺上，基板組件通過導線串聯連接儲能電容器、放電開關和脈沖傳感器，脈沖傳感器和示波器并聯連接。