【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料高性能制造，尤其涉及一种可增加金属强韧性的增材制造装置及方法。
技术介绍
1、金属材料的成形、强化及加工是工业制造的核心领域之一，高强度的金属材料在各类大科学工程中有广阔的应用前景，如航空航天、军工装甲、核工业、轨道交通等，金属粉末增材制造工艺以其复杂结构精密制造的颠覆性优势而在近些年来发展迅速。
2、目前大多数通过粉末增材制造的金属零件的强韧度及疲劳性能低于锻造零件，限制了其在工业产品中作为关键承载部件的应用，其原因为在金属粉末增材制造的高温熔覆与快速冷凝过程中，容易出现未熔合、孔隙、气泡等微观结构缺陷，以及由于元素偏析、晶格畸变等因素导致的残余拉应力等易导致成形件的力学性能显著降低，缩短其最终的疲劳服役寿命。
3、因此，有必要提供一种可增加金属强韧性的增材制造装置及方法以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种具有改善金属材料的增材制造工艺，提高金属材料制造成形后强韧性能的可增加金属强韧性的增材制造装置及方法。
2、本专利技术提供的可增加金属强韧性的增材制造装置包括底座，所述底座的顶部固定连接有工作台，所述底座的顶部固定连接有支撑杆，所述支撑杆的一侧固定连接有第一连接杆；工件组件，所述工件组件设置于工作台的顶部，所述工件组件包括工件本体、金属粉末区、熔覆冷却区和激光强化冲击区，所述工作台的顶部设置有工件本体，所述工件本体的顶部分别设置有金属粉末区、熔覆冷却区和激光强化冲击区；调节组件，
3、优选的，所述支撑杆的前表面固定连接有第二连接杆，所述固定板的内部滑动连接有移动架。
4、优选的，所述移动架的底部设置有底板，所述移动架的外侧与固定板的内部滑动连接。
5、优选的，所述底板的底部分别设置有飞秒激光振镜本体和连续激光振镜本体，所述底座的前表面设置有plc控制器。
6、优选的，所述固定板内壁的一侧固定连接有第二电机，所述第二电机的输出端设置有第二丝杆机构。
7、优选的，所述第二丝杆机构的外侧设置有侧杆，所述侧杆的数量设置为两个，所述侧杆的两端与固定板的内壁均固定连接。
8、本专利技术还提供了一种可增加金属强韧性的增材制造方法，包括以下步骤：
9、s1、准备工序：根据实际需求对所需的材料进行准备；
10、s2、激光熔覆：通过激光对工件进行熔覆增材；
11、s3、激光强化冲击：通过飞秒激光脉冲直接辐照冲击在金属粉末的熔覆冷却区。
12、优选的，所述s3激光强化冲击中用的飞秒激光脉冲具有低能量超高频的特点。
13、优选的，所述s3激光强化冲击中需要严格控制飞秒激光辐照冲击强化与金属粉末熔覆的时间间隔为纳秒至微秒级别。
14、优选的，所述s3激光强化冲击中飞秒激光直接作用在金属熔覆层表面，产生等离子体冲击波，飞秒激光对金属粉末增材制造过程中进行层层冲击强化，梯度微纳结构的叠加最终形成层状梯度微纳结构。
15、与相关技术相比较，本专利技术提供的可增加金属强韧性的增材制造装置及方法具有如下有益效果：
16、1、本专利技术通过设置工件组件，便于激光发生器根据工件的区域划分，对其进行激光强化冲击，通过设置调节组件，工作人员可以通过启动第一电机，第一电机使得第一丝杆机构开始工作，进而第一丝杆机构可以通过移动条和固定板对激光发生器的横向位置进行调节，通过设置第二连接杆和移动架，在支撑杆的作用下，可以使得本装置整体可以放置稳定，同时在固定板内部部件的作用下，可以带动移动架运动，进而可以对飞秒激光振镜本体和连续激光振镜本体的纵向位置进行调节，通过设置底板，使得底板运动时带动飞秒激光振镜本体和连续激光振镜本体运动，从而使得飞秒激光振镜本体和连续激光振镜本体运动可以保持稳定，通过设置第二电机，工作人员需要对激光发生器的纵向位置进行调节时，启动第二电机，在第二电机的作用下，使得第二丝杆机构开始工作，进而在第二丝杆机构的作用下，进而可以使得移动架带动底板运动，底板运动时可以带动飞秒激光振镜本体和连续激光振镜本体运动，从而可以对飞秒激光振镜本体和连续激光振镜本体的纵向位置进行调节，通过设置侧杆，在移动架运动时，可以在侧杆的外侧运动，进而使得移动架的运动可以保持稳定，从而使得移动架通过底板带动飞秒激光振镜本体和连续激光振镜本体的运动可以保持稳定，进而可以对多个工件本体进行作业；
17、2、本专利技术通过设置激光强化冲击，在金属粉末增材制造的熔覆冷凝过程中，采用低能高频的飞秒激光对其进行类似于宏观锻打行为的辐照式冲击强化，在金属冷凝层中产生大量梯度微纳结构，以改善金属熔覆层的微观组织结构与残余应力分布，层层增材的方式最终在金属成形件中形成层状梯度微纳结构，以大幅改善金属成形后的强韧性能。冲击强化采用低能量的飞秒激光脉冲，可以避免对冲击表面的大范围烧蚀去除，飞秒激光直接辐照式作用在金属熔覆层表面，产生等离子体膨胀冲击波，冲击结束后等离子体飘浮在空中，最终可以被金属粉末增材制造设备内部的风场吹走，避免冷却后堆积在冲击表面，影响金属增材制造的质量控制。
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1.一种可增加金属强韧性的增材制造装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)的顶部固定连接有工作台(2)，所述底座(1)的顶部固定连接有支撑杆(4)，所述支撑杆(4)的一侧固定连接有第一连接杆(5)；
2.根据权利要求1所述的可增加金属强韧性的增材制造装置，其特征在于，所述支撑杆(4)的前表面固定连接有第二连接杆(6)，所述固定板(74)的内部设置有移动架(8)。
3.根据权利要求2所述的可增加金属强韧性的增材制造装置，其特征在于，所述移动架(8)的底部设置有底板(9)，所述移动架(8)的外侧与固定板(74)的内部滑动连接。
4.根据权利要求3所述的可增加金属强韧性的增材制造装置，其特征在于，所述底板(9)的底部分别设置有飞秒激光振镜本体(10)和连续激光振镜本体(11)，所述底座(1)的前表面设置有PLC控制器(12)。
5.根据权利要求1所述的可增加金属强韧性的增材制造装置，其特征在于，所述固定板(74)内壁的一侧固定连接有第二电机(13)，所述第二电机(13)的输出端设置有第二丝杆机构(14)。
6.根据权利
7.一种根据权利要求1～6所述的可增加金属强韧性的增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤；
8.根据权利要求7所述的可增加金属强韧性的增材制造方法，其特征在于，所述S3激光强化冲击中用的飞秒激光脉冲具有低能量超高频的特点。
9.根据权利要求7所述的可增加金属强韧性的增材制造方法，其特征在于，所述S3激光强化冲击中需要严格控制飞秒激光辐照冲击强化与金属粉末熔覆的时间间隔为纳秒至微秒级别。
10.根据权利要求7所述的可增加金属强韧性的增材制造方法，其特征在于，所述S3激光强化冲击中飞秒激光直接作用在金属熔覆层表面，产生等离子体冲击波，飞秒激光对金属粉末增材制造过程中进行层层冲击强化，梯度微纳结构的叠加最终形成层状梯度微纳结构。
...【技术特征摘要】
1.一种可增加金属强韧性的增材制造装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)的顶部固定连接有工作台(2)，所述底座(1)的顶部固定连接有支撑杆(4)，所述支撑杆(4)的一侧固定连接有第一连接杆(5)；
2.根据权利要求1所述的可增加金属强韧性的增材制造装置，其特征在于，所述支撑杆(4)的前表面固定连接有第二连接杆(6)，所述固定板(74)的内部设置有移动架(8)。
3.根据权利要求2所述的可增加金属强韧性的增材制造装置，其特征在于，所述移动架(8)的底部设置有底板(9)，所述移动架(8)的外侧与固定板(74)的内部滑动连接。
4.根据权利要求3所述的可增加金属强韧性的增材制造装置，其特征在于，所述底板(9)的底部分别设置有飞秒激光振镜本体(10)和连续激光振镜本体(11)，所述底座(1)的前表面设置有plc控制器(12)。
5.根据权利要求1所述的可增加金属强韧性的增材制造装置，其特征在于，所述固定板(74)内壁的一侧固定连接有第二电机(13)，所述第二电机(13)的输...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏洁，周吉宇，孔祥广，王进峰，丁海民，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：
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