一种激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法技术

本发明专利技术公开了一种激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法，具体包括：凝固组织调控：采用温度场调控技术和形核调控技术，确定所需凝固组织的温度场调控参数和形核调控参数；应力调控：采用辅助激光预热缓冷技术，确定辅助激光预热缓冷参数。本发明专利技术加入温度场调控和异质形核调控，通过调整成形过程送粉量、辅助激光与成形主激光耦合作用，实现了激光沉积成形、熔池预热缓冷和沉积层凝固组织调控，能够有效降低沉积成形过程中的温度梯度、减小内应力、抑制裂纹缺陷产生并调控成形件组织，且不受成形件尺寸和形状限制。

A method of controlling solidification structure and forming stress in laser coaxially feeding additive

【技术实现步骤摘要】
一种激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法
本专利技术属于激光沉积成形增材制造领域，涉及一种激光同轴送粉增材制造的调控方法。
技术介绍
激光沉积成形技术能够实现高性能致密金属零件的无模快速近成形，并且成形尺寸基本不受限制，还可以实现同一构件上多种材料的任意复合和梯度结构制造。但是，激光沉积成形件沉积态具有典型的外延生长柱状晶组织，力学性能存在明显各向异性，不满足综合力学性能要求；另一方面，同一零件的不同部分可能受到不同的受力条件，单一组织无法满足使用要求。另外，由于激光能量密度高，激光沉积成形过程中快速加热和快速冷却会使加工材料产生过大的内应力，容易引起成形件开裂。
技术实现思路
为了改善激光沉积成形件的力学性能以及避免激光沉积成形过程中成形件开裂的问题，本专利技术提出了一种激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法。本专利技术所采用的技术方案是：该激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法，包括：步骤1：配置激光增材制造装置；该装置包括成形加工头、第一激光器、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法，其特征在于，包括：/n步骤1：配置激光增材制造装置；该装置包括成形加工头、第一激光器、第二激光器、用于放置基体的工作台和送粉器；其中，第一激光器发出的激光束经成形加工头输出，用于沉积成形和凝固组织细化和调控；第一激光器具备连续激光和准连续激光两种工作模式；第二激光器配置有光斑调节单元，输出的激光束光斑与所述成形加工头输出的激光束光斑保持几何中心重合，但其光斑尺寸大于成形加工头输出的激光束光斑尺寸，用以实现基体预热和沉积层缓冷；/n步骤2：确定凝固组织调控和应力调控的参数/nA、确定所需凝固组织的温度场调控参数和形核调控参数；其中，所述温...

【技术特征摘要】
1.一种激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法，其特征在于，包括：
步骤1：配置激光增材制造装置；该装置包括成形加工头、第一激光器、第二激光器、用于放置基体的工作台和送粉器；其中，第一激光器发出的激光束经成形加工头输出，用于沉积成形和凝固组织细化和调控；第一激光器具备连续激光和准连续激光两种工作模式；第二激光器配置有光斑调节单元，输出的激光束光斑与所述成形加工头输出的激光束光斑保持几何中心重合，但其光斑尺寸大于成形加工头输出的激光束光斑尺寸，用以实现基体预热和沉积层缓冷；
步骤2：确定凝固组织调控和应力调控的参数
A、确定所需凝固组织的温度场调控参数和形核调控参数；其中，所述温度场调控参数包括准连续激光参数和/或连续激光参数，所述形核调控参数包括金属粉末送粉量；
B、确定辅助激光预热缓冷参数；所述辅助激光预热缓冷参数与所述第二激光器及其光斑调节单元有关，包括辅助激光能量分布、辅助激光光斑形状、辅助激光光斑尺寸和辅助激光功率；
步骤3：按照步骤2确定的各项参数执行增材制造工艺。


2.根据权利要求1所述的激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法，其特征在于：步骤2中，是根据所需成形的目标材料及凝固组织形貌和尺寸，同时参考目标材料CET转变曲线图，采用双热源激光熔覆模型，获得激光熔覆过程中的温度场和应力场，根据模拟结果，得出准连续激光参数和/或连续激光参数，确定辅助激光预热缓冷参数；通过样品试验，确定形核调控参数。


3.根据权利要求1所述的激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法，其特征在于：所述准连续激光参数包括激光能量分布、激光峰值功率、激光开关光频率、占空比、激光光斑大小、激光移动速度；所述连续激光参数包括：激光能量分布、激光功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛飞，李勉，冯言，高洁，张智，卢秉恒，
申请(专利权)人：西安增材制造国家研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61