一种激光增材制造铝铜复合制件的方法技术

本发明专利技术涉及铝合金与铜复合材料制件加工技术领域内一种激光增材制造铝铜复合制件的方法。首先制造铝合金基材的制件，然后在铝合金基材制件需要镶嵌铜合金的部位预留镶嵌空间，通过激光光束分层选择性熔覆铜合金粉层，制作成设定尺寸的铜合金嵌件，所述铜合金粉层与铝合金的基材表面设有渐进过渡层，所述渐进过渡层的厚度为1.5～3mm，所述渐进过渡层的合金成份的质量配比为：Si:8～10%，Cu:10～15%，Ag：0.3～0.8%，Ni：0.65～0.85%，Mg：0.70～0.85%，余量为Al粉，总量为100%；所述铜合金粉的质量配比为：Al:12.85～14.25%，Fe:0.95～1.05%,Ni:2.56～3.06%,Mn:2.13～2.18%,P：0.018～0.022%，Pb:0.025～0.028%，Si:0.15～0.17%，Sn:0.080～0.085%，Zn:0.95～0.98%，余量为Cu，总量为100%。

A Method of Manufacturing Aluminum-Copper Composite Parts by Laser Addition

The invention relates to a method for manufacturing aluminium-copper composite parts by laser addition in the field of processing technology of aluminium alloy and copper composite parts. Firstly, the parts of aluminium alloy base material are manufactured, and then the insertion space is reserved at the parts where the copper alloy needs to be embedded. The copper alloy powder layer is selectively cladded by laser beam layers, and the copper alloy insert with a set size is manufactured. The copper alloy powder layer and the surface of the aluminium alloy base material are provided with a progressive transition layer. The thickness of the progressive transition layer is 1.5-3 mm, which is progressive. The mass ratio of alloy composition of transition layer alloy composition is Si:8-10%, Cu:10-15%, Ag:0.3-0.8%, Ni:0.65-0.85%, Mg:0.70-0.85%, Ni:0.65-0.85%, Mg:0.70-0.85%, residual Al powder, total amount is 100%; The mass ratio of copper alloy powder is Al:12.85-14.25%, Fe:0.95-1.05-0.05%, Ni:2.56-3.06%, Mn:2.13-2.13-2.18%, P:0.018-0.018-0.022%, Pb:0.025-0.025-0.0.025-0.0.0-0.028%, Si:0-0.020.080-0.085%. Zn: 0.95-0.98%, the remaining amount is copper, the total amount is 100%.

【技术实现步骤摘要】
一种激光增材制造铝铜复合制件的方法
本专利技术涉及铝合金与铜复合材料制件加工
，特别涉及一种激光增材制造铝铜复合制件的方法。
技术介绍
现有技术中，铝合金制品的内部或外部镶嵌铜合金或外部包覆铜合金结构的制品加工制作中，一般通过铝合金镶件铸造的方法加工制作，或者先分别制作成半成品，再将两者机械连接。前者的镶件铸造加工方法适用于大批量加工生产中，铸造过程中，镶件定位会存在一定的难度，其定位精度是影响铸件精度的关键因素，并且对于小批量或单件生产中，采用镶件铸造的加工方法中，模具投入成本大，经济效益差。后者铝铜制件通过机械连接的方法连接强度和精度影响整件制件的强度和尺寸精度。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中铝合金与铜合金嵌件制品的制造方法存在的上述问题，提供一种激光增材制造铝铜复合制件的方法，既适合单件小批量也适合大批量的生产制造中，并且加工精度高，利于快速成形，减少整件制造过程中的模具投入。本专利技术的目的是这样实现的，一种激光增材制造铝铜复合制件的方法，首先制造铝合金基材的制件，然后在铝合金基材制件需要镶嵌铜合金的部位预留镶嵌空间，通过激光光束分层选择性熔覆铜合金粉层，制作成设定尺寸的铜合金嵌件，所述铜合金粉层与铝合金的基材表面设有渐进过渡层，所述渐进过渡层的厚度为1.5～3mm，所述渐进过渡层的合金粉沫成份的质量配比为：Si:8～10%，Cu:10～15%，Ag：0.3～0.8%，Ni：0.65～0.85%，Mg：0.70～0.85%，余量为Al粉，总量为100%；所述铜合金粉成份的质量配比为：Al:12.85～14.25%，：Fe:0.95～1.05%,Ni:2.56～3.06%,Mn:2.13～2.18%,P：0.018～0.022%，Pb:0.025～0.028%，Si:0.15～0.17%，Sn:0.080～0.085，Zn:0.95～0.98%，余量为Cu，总量为100%；所述渐进过渡层和铜合金粉层采用激光分层逐层熔覆于铝合金基材表面，每层涂覆后激光熔覆的厚度为0.5～0.8mm，各合金成份的粒度为35～50μm。本专利技术的方法中，在铝合金制件上通过激光熔覆的方法增材制造铜合金件，改变传统的镶件铸造或机械连接的工艺方法，先按常规方法制作铝合金制件，预先预留铜合金件的位置，然后通过激光熔覆逐层选择性增材制造的方法将铜合金粉料熔覆烧结到铜合金件的位置，不需要另外的定位工装或模具投入，并且通过激光熔覆增材制造的方法获得的制件产品尺寸精度高，表面质量好，成形后的整体制件加工量少，为铝铜结合结构的制件的生产加工提供了一种新的加工制造方法。另一方面，为保证铝合金与铜合金结合的过渡部位具有良好的结合强度，在铝合金基材的底层设置一渐进过渡层，使铝合金表层的热膨胀系统降低，提高导热性，并提高铝与铜结合镀覆性能；还可以阻止铜铝连接的脆性相产生倾向，减少铝铜间金属间化合物的生成；提高铝铜结合的强度；本专利技术的铜合金材料，具有高强度，高温耐磨性和抗氧化性好、并且在高温下耐蚀性和抗氧化性大，特别适用恶劣环境条件下使用。作为本专利技术的优选，激光熔覆的激光输出功率为3～7kW,光斑宽度为3～8mm,扫描速度为10-15mm/s，激光熔覆过程中采用氩气流保护，气流流量为25～30L/min。作为本专利技术的再一优选，所述渐进过渡层的合金粉沫成份的质量配比为：Si:9.0～9.3%，Al2O3:11～11.5%，Cu:12～13%，Ag：0.5～0.6%，Ni：0.70～0.78%，Mg：0.75～0.80%，余量为Al粉，总量为100%。为便于激光熔覆，分层激光熔覆前先将合金粉料混合均匀后制成便于涂覆的浆料，分层涂覆于铝合金基材预留的镶嵌部位。为进一步提高整体制件的尺寸精度，所述铝基材制件的镶嵌空间激光熔覆渐进过渡层和铜合金粉层后，再进行整体的机械精密切削加工及热处理。具体实施方式实施例1本实施例的激光增材制造铝铜复合制件的方法中，首先通过常规方法制造铝合金基材的制件，该制件可以是机械切削加工制造或压铸制造而成，制造中，在铝合金基材制件需要镶嵌铜合金的部位预留镶嵌空间，通过激光光束分层熔覆铜合金粉层，制作成设定尺寸的铜合金嵌件，该铜合金粉层与铝合金的基材表面设有渐进过渡层，本实施例中，渐进过渡层的厚度为1.5，渐进过渡层的合金粉沫成份的质量配比为：Si:8%，Cu:10%，Ag：0.3%，Ni：0.65%，Mg：0.70%，余量为Al粉，总量为100%，各合金成份的粒度为35～50μm，上述合金粉沫混合均匀后研磨并制成便于涂覆的桨料分层涂于铝合金基材表面，涂层厚度为0.75mm，干燥后通过激光熔覆烧结合形成过渡底层，然后再涂覆第二层，干燥后再进行激光熔覆烧结，其中激光熔覆时的激光输出功率为3.5kW,光斑宽度为6.5mm,扫描速度为15mm/s，激光熔覆过程中采用氩气流保护，气流流量为25L/min。继续在渐进层的表面涂覆铜合金粉，其成份的质量配比为：Al:12.85%，：Fe:0.95%,Ni:2.56%,Mn:2.13%,P：0.018%，Pb:0.025%，Si:0.15%，Sn:0.080%，Zn:0.95%，余量为Cu，总量为100%，各合金成份的粒度为35～50μm；每层涂层的厚度为0.7mm,激光熔覆时的激光输出功率为5kW,光斑宽度为4.5mm,扫描速度为10mm/s，激光熔覆过程中采用氩气流保护，气流流量为25L/min。逐层涂覆、激光熔覆，直至达到设定的尺寸，然后再按最终尺寸要求，和表面质量要求，对整体制件进行机械加工。本实施例的方法制成的铝铜复合制件的铜合金嵌件部位的硬度达32HRC，屈服强度为780Mpa，并且铜铝结合面结合牢固，经过一系列的震动疲劳试验后结合部位无裂纹产生。实施例2本实施例的激光增材制造铝铜复合制件的方法中，首先通过常规方法制造铝合金基材的制件，该制件可以是机械切削加工制造或压铸制造而成，制造中，在铝合金基材制件外侧需要包覆铜合金的部位，通过激光光束分层熔覆铜合金粉层，制作成设定尺寸的铜合金包覆件，该铜合金粉层与铝合金的基材表面设有渐进过渡层，本实施例中，渐进过渡层的厚度为3，渐进过渡层的合金粉沫成份的质量配比为：Si:10%，Cu:15%，Ag：0.8%，Ni：0.85%，Mg：0.85%，余量为Al粉，总量为100%，各合金成份的粒度为35～50μm，上述合金粉沫混合均匀后研磨并制成便于涂覆的桨料分层涂于铝合金基材表面，涂层厚度为0.6mm，干燥后通过激光熔覆烧结合形成过渡底层，然后再涂覆第二层，干燥后再进行激光熔覆烧结，继续涂覆激光烧结直到厚度达到3mm，其中激光熔覆时的激光输出功率为4kW,光斑宽度为7.5mm,扫描速度为11mm/s，激光熔覆过程中采用氩气流保护，气流流量为30L/min。继续在渐进层的表面涂覆铜合金粉，其成份的质量配比为：Al:14.25%，：Fe:1.05%,Ni:3.05%,Mn:2.18%,P：0.022，Pb:0.028%，Si:0.17%，Sn:0.085%，Zn:0.98%，余量为Cu，总量为100%，各合金成份的粒度为35～50μm；每层涂层的厚度为0.6mm,激光熔覆时的激光输出功率为7kW,光斑宽度为6.5mm,扫描速度为12mm/s，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光增材制造铝铜复合制件的方法，首先制造铝合金基材的制件，然后在铝合金基材制件需要镶嵌铜合金的部位预留镶嵌空间，通过激光光束分层选择性熔覆铜合金粉层，制作成设定尺寸的铜合金嵌件，所述铜合金粉层与铝合金的基材表面设有渐进过渡层，所述渐进过渡层的厚度为1.5～3mm，所述渐进过渡层的合金成份的质量配比为：Si :8～10%，Cu:10～15%，Ag：0.3～0.8%，Ni：0.65～0.85%，Mg：0.70～0.85%，余量为Al粉，总量为100%；所述铜合金粉的质量配比为：Al :12.85～14.25%，：Fe:0.95～1.05%,Ni:2.56～3.06%,Mn:2.13～2.18%,P：0.018～0.022%，Pb:0.025～0.028%，Si:0.15～0.17%，Sn:0.080～0.085%， Zn:0.95～0.98%，余量为Cu，总量为100%；所述渐进过渡层和铜合金粉层采用激光分层逐层熔覆于铝合金基材表面，每层涂覆及激光熔覆的厚度为0.5～0.8 mm，各合金成份的粒度为35～50μm。

【技术特征摘要】
1.一种激光增材制造铝铜复合制件的方法，首先制造铝合金基材的制件，然后在铝合金基材制件需要镶嵌铜合金的部位预留镶嵌空间，通过激光光束分层选择性熔覆铜合金粉层，制作成设定尺寸的铜合金嵌件，所述铜合金粉层与铝合金的基材表面设有渐进过渡层，所述渐进过渡层的厚度为1.5～3mm，所述渐进过渡层的合金成份的质量配比为：Si:8～10%，Cu:10～15%，Ag：0.3～0.8%，Ni：0.65～0.85%，Mg：0.70～0.85%，余量为Al粉，总量为100%；所述铜合金粉的质量配比为：Al:12.85～14.25%，：Fe:0.95～1.05%,Ni:2.56～3.06%,Mn:2.13～2.18%,P：0.018～0.022%，Pb:0.025～0.028%，Si:0.15～0.17%，Sn:0.080～0.085%，Zn:0.95～0.98%，余量为Cu，总量为100%；所述渐进过渡层和铜合金粉层采用激光分层逐层熔覆于铝合金基材表面，每层涂覆及激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：周骏，张宏林，马威，
申请(专利权)人：扬州航飞精密机电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32