[发明专利]一种微铸激光冲击织构的金属零件制造系统及方法

权利要求书

1.一种微铸激光冲击织构的金属零件制造强化方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据待成形金属零件（3）的优化目标及使用环境，施加约束信息，针对零件使用时受力情况设计承力结构，拓扑优化所述承力结构形成整体承力结构，以进行整体织构的结构设计，预设激光冲击织构强化轨迹；

S2：根据所述待成形金属零件（3）的三维模型，输入特征、分区分层和加工工艺参数，预设增材成形轨迹；

S3：放置固体作为基板（2），并将所述基板（2）紧固在水平工作台（1）上，添加陶瓷支撑，并结合固体形成支撑体，用于支撑后续加工；

S4：金属原材料粉材或丝材通过微铸模块变为熔融的金属，并在控制装置（10）的控制下，所述熔融的金属沿所述预设增材成形轨迹沉积在五轴联动工作台的基板上得到所述待成形金属零件（3）；

S5：在线检测装置（13）实时检测所述待成形金属零件（3）的形貌数据及温度数据，并向所述控制装置（10）反馈数据，以由所述控制装置（10）根据形貌检测数据分析熔融材料流淌，确定所述待成形金属零件（3）的实际尺寸，确定激光冲击强化织构实际加工位置，在线调整所述预设激光冲击织构强化轨迹，结合温度检测数据优化调整激光冲击的工艺参数，维持温度稳定；

S6: 所述控制装置（10）控制激光冲击织构模块，沿着调整后的激光冲击织构强化轨迹进行强化，激光冲击强化织构对应整体承力结构；

S7：重复S4至S6，直至所述待成形金属零件（3）的尺寸和质量均满足要求后，完成所述待成形金属零件（3）的制造；

上述方法在微铸激光冲击织构的金属零件制造系统上完成，该系统包括微铸模块、激光冲击织构模块、五轴联动工作台和控制装置（10）；

其中，所述微铸模块与所述激光冲击织构模块通过机床主轴（15）相连；所述五轴联动工作台用于放置待成形金属零件（3）；

所述系统还包括与所述控制装置（10）相连的在线检测装置（13）；

所述在线检测装置（13），用以进行零件形貌及加工环境实时检测，并将检测结果向所述控制装置（10）进行反馈，用以调节增材制造与激光冲击的加工参数；

加工时，所述微铸模块与所述激光冲击织构模块在所述控制装置（10）的协调控制下完成切换和工作，以逐层进行熔融沉积和激光冲击织构，并在预设的结构设计下，在气氛室（9）内的保护气包裹下完成所述待成形金属零件（3）的复合加工制造。

2.如权利要求1所述的微铸激光冲击织构的金属零件制造强化方法，其特征在于，所述微铸模块包括依次相连的送料机构（6）、热源（5）、送料管道（7）、第一固定架（8）和喷嘴（4）；

加工时，所述送料机构（6）将金属原材料送入所述热源（5）中获得熔融的金属，所述熔融的金属通过置于所述第一固定架（8）中的所述送料管道（7），然后通过所述喷嘴（4）逐层沉积于所述五轴联动工作台上得到半凝固金属。

3.如权利要求1所述的微铸激光冲击织构的金属零件制造强化方法，其特征在于，所述激光冲击织构模块包括第二固定架（11）和激光头（12）；

所述激光头（12）位于所述第二固定架（11）的下端；

加工时，所述熔融的金属每沉积一层得到半凝固金属后，所述激光头（12）对所述半凝固金属进行激光冲击织构。

4.如权利要求1-3任一所述的微铸激光冲击织构的金属零件制造强化方法，其特征在于，所述五轴联动工作台包括水平工作台（1）、双轴变位机构（14）和机床主轴（15），所述水平工作台（1）上安装有基板（2），所述基板（2）用于放置所述待成形金属零件（3），所述机床主轴（15）可沿三个维度方向移动；所述双轴变位机构（14）安装在所述水平工作台（1）下方，用于使所述水平工作台（1）沿两个方向轴向旋转。