A device and method for manufacturing titanium matrix composites by electromagnetic induction heating assisted laser augmentation belongs to the field of laser augmentation manufacturing technology, including coaxial powder feeding laser deposition system, electromagnetic induction heating synchronous auxiliary system, coaxial powder feeding laser deposition system including substrate, deposition sample, laser head, infrared thermometer, and electromagnetic induction heating synchronous auxiliary system including electromagnetic induction. Power supply extension, coil, steering and elevating mechanism, driven shaft, transverse sliding groove; coil is connected to the output end of electromagnetic induction extension, coil and laser head move synchronously to realize small area real-time preheating and cooling of deposited sample. The invention can preheat and slow cooling in real time, reduce residual stress and cracking tendency, and improve the mechanical properties of titanium matrix composites; realize synchronous movement of electromagnetic induction coil and laser head by steering and adjusting mechanism, realize real-time preheating and slow cooling in small area during laser increment manufacturing of high parts; and synchronize with electromagnetic induction heating device of synchronous movement of laser head to synchronize substrate and deposited layer. Pre-heating and slow cooling can reduce the thermal stress in the manufacturing process of laser augmentation, and the on-line annealing of specific areas can be realized by changing the position of coils.
【技术实现步骤摘要】
一种电磁感应加热辅助激光增材制造钛基复合材料的装置及方法
本专利技术属于激光增材制造
，主要针对同轴送粉式激光增材制造
，具体涉及一种电磁感应加热辅助激光增材制造钛基复合材料的装置及方法。
技术介绍
目前，激光增材制造技术主要分为基于铺粉式的选区激光熔化和基于送粉式的直接激光熔化沉积两种主流技术，但两种技术成形的样件中都存在较大的残余应力，造成样件的开裂和翘曲变形；激光增材制造技术中，较高的冷却速率和不均匀的温度场分布，导致零件中存在较大的残余应力。专利CN201711275078.4报道了一种电磁感应加热3D打印成形系统，将各种形状的线圈置于基板下面，对基板预热，提高了预热温度和预热效率，但只是针对于对激光选区熔化成形技术的基板预热，随着成型平台的下降，由于平面与线圈的位置变远，加热效果较差，温度梯度较大，温度场分布均匀性变差。专利CN201610284077.5报道了一种激光选区熔化电磁感应立体加热系统，在感应线圈和成型腔室间设有石墨块，感应线圈对石墨块加热，石墨块将高温传导给成型腔室，能实现表面区域均匀加热，减小了加工层间温度梯度和冷却凝固速率，...
【技术保护点】
1.一种电磁感应加热辅助激光增材制造钛基复合材料的装置与方法，其特征在于，实现线圈与激光头同步运动所述的装置如下：所述的电磁感应加热同步辅助系统包括电磁感应电源主机(4)、电磁感应分机(5)、线圈(6)、转向调高机构(7)、从动轴(8)、横向滑槽(9)；所述的电磁感应电源主机(4)与电磁感应分机(5)连接，电磁感应分机(5)固定在转向调高机构(7)的外齿圈(16)下方，线圈(6)接在电磁感应分机(5)输出端，通过转向调高机构(7)实现线圈(6)与激光头(13)同步运动，对沉积样件(3)小面积实时预热缓冷；所述的横向滑槽(9)固定在Y轴座板(10)上，从动轴(8)上端可以在横...
【技术特征摘要】
1.一种电磁感应加热辅助激光增材制造钛基复合材料的装置与方法，其特征在于，实现线圈与激光头同步运动所述的装置如下：所述的电磁感应加热同步辅助系统包括电磁感应电源主机(4)、电磁感应分机(5)、线圈(6)、转向调高机构(7)、从动轴(8)、横向滑槽(9)；所述的电磁感应电源主机(4)与电磁感应分机(5)连接，电磁感应分机(5)固定在转向调高机构(7)的外齿圈(16)下方，线圈(6)接在电磁感应分机(5)输出端，通过转向调高机构(7)实现线圈(6)与激光头(13)同步运动，对沉积样件(3)小面积实时预热缓冷；所述的横向滑槽(9)固定在Y轴座板(10)上，从动轴(8)上端可以在横向滑槽(9)中水平移动，实现对特定区域的在线加热；所述的转向调高机构(7)包括轴承(15)、外齿圈(16)、螺母套(17)、联轴器(18)、伺服电机(19)、小齿轮(20)、主动轴(21)；所述伺服电机(19)通过联轴器(18)与主动轴(21)连接，驱动主动轴(21)转动，主动轴(21)带动小齿轮(20)转动，与主动轴(21)配合的小齿轮(20)与外齿圈(16)啮合，外齿圈(16)带动电磁感应分机(5)转向，即线圈(6)能够在伺服电机(19)的驱动下能够定高度灵活转向，在横向滑槽(9)和转向调高机构(7)作用下，跟随激光头(13)的扫描路径变化，实现复杂形状样件的电磁感应同步辅助激光增材制造，调节线圈(6)的位置，可以实现对沉积样件(3)的特定区域在线退火；所述的外齿圈(16)与轴承(15)外圈过盈连接，轴承(15)与从动轴(8)过渡配合，外齿圈(16)置于螺母套(17)上方，螺母套(17)与从动轴(8)下端通过螺纹连接，旋转螺母套(17)实现外齿圈(16)上下移动；所述的线圈(6)由导磁体(22)和小线圈(23)组成，且小线圈左右各一个，关于激光光斑中心(24)对称，一个小线圈对基板(2)或沉积样件(3)预热，另一个小线圈对沉积样件(3)熔池后方凝固区域缓冷，两个小线圈始终一前一后，实现同步预热缓冷；通过调节电磁感应电源主机(4)的输出功率大小和线圈(6)与沉积样件(3)上表面的距离，实现温度梯度式预热缓冷。2.采用权利要求1所述的装置进行电磁感应加热辅助激光增材制造钛基复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以...
【专利技术属性】
技术研发人员：马广义，余超，李杨，何爱迪，牛方勇，吴东江，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。