[发明专利]曲率实体件激光熔覆成形工艺及装置

说明书

本发明公开了一种曲率实体件激光熔覆成形工艺及装置，其中，所述激光熔覆成形工艺包括如下步骤：S1、设定激光熔覆头的初始负离焦，控制基体材料位于所述初始负离焦位置；S2、控制环锥形聚焦激光束、激光束内部的送粉束以及准直气，同轴出射；S3、控制激光熔覆头的姿态，沿曲率实体件的半径方向，自内而外逐层搭接熔覆各熔道层，搭接熔覆形成的各熔道层形成一层熔覆层，在一层熔覆层的搭接熔覆过程中，激光熔覆头的负离焦量随搭接熔覆的进行而逐渐减小；S4、重复步骤S2和S3，至曲率实体件完全成形。本发明的曲率实体件激光熔覆成形工艺基于中空激光以及光内送粉技术，针对曲率实体件搭接过程中的内外侧弧长不一致的问题进行不等高搭接。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，特别是涉及一种曲率实体件激光熔覆成形工艺及装置。

背景技术

激光熔覆3D成形具有较为广阔的发展前景，能够快速成形出具有复杂结构的零件。目前，较为成熟的激光熔覆快速的制造工艺有：激光选区熔化技术(SLM)和激光金属沉积技术(LMD)。

然而，上述两种成形工艺沿水平法向搭接堆积，难以成形具有悬垂结构的复杂零件。且一般的激光熔覆搭接技术沿已成型表面进行搭接时，对曲率实体件成形而言，无法克服内外层弧长不一致问题。

具体第，如图1所示，一般的激光熔覆工艺沿前层表面进行搭接，搭接过程中离焦量保持不变，设每层层高增加相等为h。如此，则对于曲率件堆积搭接过程中，如果每层增加量均为h，则外层生长量达不到H，从而导致工件成形产生缺陷。

因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种曲率实体件激光熔覆成形工艺及装置，以克服现有技术中存在的不足。

为了实现上述目的，本发明提供一种曲率实体件激光熔覆成形工艺，其包括如下步骤：

S1、设定激光熔覆头的初始负离焦为3-4mm，所述激光熔覆头可发射环锥形聚焦激光束，所述环锥形聚焦激光束具有对应的初始负离焦位置，控制基体材料位于所述初始负离焦位置；

S2、控制环锥形聚焦激光束、激光束内部的送粉束、以及激光束和送粉束之间的准直气，在熔覆过程中，始终相对基体材料的待熔覆表面同轴出射；

S3、控制激光熔覆头的姿态，沿曲率实体件的半径方向，自内而外逐层搭接熔覆各熔道层，搭接熔覆形成的各熔道层形成一层熔覆层，在一层熔覆层的搭接熔覆过程中，激光熔覆头的负离焦量随搭接熔覆的进行而逐渐减小；

S4、重复步骤S2和S3，至曲率实体件完全成形。

作为本发明的曲率实体件激光熔覆成形工艺的改进，所述激光熔覆成形工艺中，在步骤S1之前还包括：对基体材料以及送粉束所使用的粉末进行前处理。

作为本发明的曲率实体件激光熔覆成形工艺的改进，所述前处理具体包括：采用砂纸对基体材料的表面进行打磨，并用酒精去除油污后，再用丙酮清洗；将所使用的粉末在200度的烘箱内放置2h，烘干去除水分。

作为本发明的曲率实体件激光熔覆成形工艺的改进，所述环锥形聚焦激光束内部送粉束的直径为2mm。

作为本发明的曲率实体件激光熔覆成形工艺的改进，所述步骤S3中，当形成的一层熔覆层为初始熔覆层时，初始熔覆层的各熔道层对应的激光熔覆头的负离焦量为初始负离焦；当形成的一层熔覆层并非初始熔覆层时，相应熔覆层的最内侧熔道层对应的激光熔覆头的负离焦量为初始负离焦。

作为本发明的曲率实体件激光熔覆成形工艺的改进，所述步骤S3具体包括：

S31、建立空间坐标系，设置所述各熔覆层中最内侧熔道层的坐标值XP[1]～XP[m]；