一种激光增材制造成形区温度梯度可控的装置及其实现方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光增材制造成形区温度梯度可控的装置，包括平台，支撑紧固基座，固定于支撑紧固基座底端的步进电机，设置于支撑紧固基座一侧的第一凹槽，一端与步进电机同轴连接的转动杆，安装于第一凹槽内的井式电阻加热机构，设置于井式电阻加热机构内且通过转动杆带动上下移动的高温合金模具，热电偶测温机构，基板，位于基板上方的激光熔覆头，成形区，运动控制系统，加热控制系统，以及温度控制反馈系统，其中，高温合金模具与第一凹槽形状匹配。本发明专利技术还提供该激光增材制造成形区温度梯度可控的装置的实现方法。本发明专利技术可对基板进行加热和控温，保证成形区的温度梯度，降低成形、修复过程中热应力开裂风险和成形件的整体残余应力。

【技术实现步骤摘要】
一种激光增材制造成形区温度梯度可控的装置及其实现方法
本专利技术涉及激光增材制造领域，具体地讲，是涉及一种激光增材制造成形区温度梯度可控的装置及其实现方法。
技术介绍
激光增材制造技术(3D打印技术中的一种)主要通过高能束激光在合金基板上形成熔池，同步的将合金粉末或丝材送进熔池熔化后凝固，进而逐点逐层堆积成型。相比较传统铸造和粉末冶金技术，具有无模具、短周期、低成本等优势，在复杂结构高性能金属零件的快速成形与修复方面发挥着重要作用。目前国内外研究机构和相关学者对钛合金、铝合金、高温合金等金属材料激光增材制造的装备、工艺、组织和性能开展了大量的研究工作。然而，在激光增材制造过程中，由于基板一般处于冷态，而熔池温度处于高温状态，因此成形区域的温度梯度较大，在随后凝固过程中，较大的温度梯度可能会导致热应力开裂。此外，随着沉积层数的增多，成形区的温度梯度在不断的变化，因此会导致成形件在不同位置的组织存在一定差异，进而影响整体零件性能的提高。由此可见，为了将激光增材制造技术真正有效地应用与金属加工领域，迫切的需要在成形过程中对成形区的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光增材制造成形区温度梯度可控的装置，其特征在于，包括用于加工的平台(1)，固定于所述平台(1)上的支撑紧固基座(2)，固定于所述支撑紧固基座(2)底端且通过平台(1)支撑的步进电机(3)，设置于所述支撑紧固基座(2)远离平台(1)一侧的第一凹槽(16)，一端与所述步进电机(3)同轴连接且另一端穿入第一凹槽(16)内的转动杆(4)，安装于所述第一凹槽(16)内且由转动杆(4)穿过的井式电阻加热机构(6)，设置于所述井式电阻加热机构(6)内且与转动杆(4)连接的高温合金模具(7)，安装于所述高温合金模具(7)外部的热电偶测温机构(9)，固定于所述高温合金模具(7)远离第一凹槽(16)一端...

【技术特征摘要】
1.一种激光增材制造成形区温度梯度可控的装置，其特征在于，包括用于加工的平台(1)，固定于所述平台(1)上的支撑紧固基座(2)，固定于所述支撑紧固基座(2)底端且通过平台(1)支撑的步进电机(3)，设置于所述支撑紧固基座(2)远离平台(1)一侧的第一凹槽(16)，一端与所述步进电机(3)同轴连接且另一端穿入第一凹槽(16)内的转动杆(4)，安装于所述第一凹槽(16)内且由转动杆(4)穿过的井式电阻加热机构(6)，设置于所述井式电阻加热机构(6)内且与转动杆(4)连接的高温合金模具(7)，安装于所述高温合金模具(7)外部的热电偶测温机构(9)，固定于所述高温合金模具(7)远离第一凹槽(16)一端的基板(10)，位于所述基板(10)上方的激光熔覆头(12)，位于所述基板(10)与激光熔覆头(12)之间的成形区(11)，通过电路分别与所述步进电机(3)和激光熔覆头(12)连接的运动控制系统(13)，通过电路与所述井式电阻加热机构(6)连接的加热控制系统(14)，以及与所述热电偶测温机构(9)和加热控制系统(14)通过电路连接的温度控制反馈系统(15)，其中，所述高温合金模具(7)与第一凹槽(16)形状匹配，所述高温合金模具(7)通过转动杆(4)带动其在井式电阻加热机构(6)内上下移动。


2.根据权利要求1所述的一种激光增材制造成形区温度梯度可控的装置，其特征在于，所述井式电阻加热机构(6)包括铺设于所述第一凹槽(16)内的保温层(5)，以及铺设于所述保温层(5)上且通过电路与加热控制系统(14)连接的电阻层(8)，其中，所述高温合金模具(7)安装于电阻层(8)内，所述转动杆(4)穿过保温层(5)和电阻层(8)与高温合金模具(7)连接。


3.根据权利要求2所述的一种激光增材制造成形区温度梯度可控的装置，其特征在于，所述高温合金模具(7)远离平台(1)的一端设置有与基板(10)尺寸匹配的第二凹槽(17)，其中，所述基板(10)安装于第二凹槽(17)内。


4.根据权利要求2所述的一种激光增材制造成形区温度梯度可控的装置，其特征在于，所述高温合金模具(7)的截面形状为方形，所述高温合金模具(7)与转动杆(4)连接的一端固定有与转动杆(4)螺纹连接的螺母(19)，所述高温合金模具(7)内设置有位于螺母(19)与第二凹槽(17)之间且用于容纳转动杆(4)的转动空间(20)，其中，所述第一凹槽(16)截面形状为与高温合金模具(7)形状匹配的方形。


5.根据权利要求4所述的一种激光增材制造成形区温度梯度可控的装置，其特征在于，所述基板(10)通过螺钉固定于所述第二凹槽(17)内。


6.根据权利要求5所述的一种激光增材制造成形区温度梯度可控的装置，其特征在于，所述基板(10)的温度通过加热控制系统(14)控制在25～800℃。


7.根据权利要求1所述的一种激光增材制造成形区温度梯度可控的装置，其特征在于，所述步进电机(3)上设置有与运动控制系统(13)通过电路连接且控制步进电...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏怡芸，徐庆东，王述钢，杨磊，莫文林，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51