[发明专利]一种面向铝合金激光增材修复的成形质量控制方法

说明书

本发明公开了一种面向铝合金激光增材修复的成形质量控制方法，属于铝合金修复的成形控制技术领域。在激光修复过程中，通过循环水冷却系统控制成形，冷却系统由不锈钢循环水冷却板、K型热电偶、零件夹具、温度监控仪和水冷机等关键部件构成。该冷却系统可以通过对基板温度的实时监控，使基板温度均匀降低。通过设置正确的循环水冷却温度与冷却时间，使修复过程中的热积累有效减少，从而细化组织，减少孔隙率，提高合金性能，改善成形质量。该冷却方法及冷却装置在铝合金基材冷却方面有具有很大的应用前景。

技术领域

本发明涉及铝合金修复的成形控制技术领域，具体涉及一种面向铝合金激光增材修复的成形质量控制方法。

背景技术

随着轻量化的提出，铝合金低密度的物理特性在航空航天、交通运输等方面有着越加广泛的应用。其中就包括2A50锻铝合金，旧称LD5锻铝合金，属于形变铝合金的一种，主要元素有Al、Mg、Si、Cu。具有良好的热塑性，可通过固溶处理和时效来提高力学性能。同时2A50铝合金由于具有低密度、高强度、热加工性能好等优点，受到航空航天方面的很大青睐，广泛应用于制造形状复杂、比强度高的受力结构件，如：各类民用飞机或歼击机的接头、机身框架、翼梁、大梁、离心式压气机的叶轮、飞机操纵系统中的摇臂等部位。

随着20世纪60年代激光概念的引入，激光技术与自动化生产紧密的结合在一起，激光增材技术也随之产生。增材制造技术作为一种新型的高柔性技术在航空航天以及国防军工领域展现出广泛的应用前景，增材制造技术在修复应用方面的优势也日渐显著。激光增材修复技术较传统修复方式的优势在于激光源为高能量密度光源，热输入量小，修复后零件内应力及变形量小，修复件基体与修复区域冶金结合界面良好，不会发生脱落、剥离等问题；同时在修复过程中，温度梯度高及快速冷却的加工特点使其组织易形成均匀细小的优良组织，力学性能不低于或者高于零件本身的力学性能。但是2A50锻铝合金在激光加工方面由于其物理原因有着技术难点，如：对激光具有较高的反射率、能量吸收率低、导热率高、熔点低，这些都会导致成形过程中热积累愈加严重，微观组织上出现气孔、疏松及氧化物夹杂等缺陷，宏观上出现坍塌、开裂、尺寸精度不易控制的现象。因此，必须解决在激光加工过程中的热量积累问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向铝合金激光增材修复的成形质量控制方法，该方法是在对2A50锻铝合金修复过程中，通过循环水冷却系统控制成形，可以显著的降低铝合金激光修复过程中的热积累问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种面向铝合金激光增材修复的成形质量控制方法，该方法是采用激光增材制造工艺对2A50锻铝合金进行修复过程中，采用循环水冷却系统控制成形，从而提高成型质量。

所述循环水冷却系统包括循环水冷却板和水冷机，其中：所述循环水冷却板内具有通入循环冷却水的空腔，空腔与所述循环水冷却板上设置的进水管道和出水管道相连通，进水管道和出水管道与所述水冷机连接；待修复工件(基板)通过工件夹具固定于所述循环水冷却板的上表面，且待修复工件的底面与所述循环水冷却板之间涂覆导热硅酯。

所述循环水冷却板为不锈钢材质。

所述循环水冷却系统还包括K型热电偶和温度监控仪，所述K型热电偶预埋设于待修复工件内，K型热电偶与温度监控仪相连接。

所述成形质量控制方法具体包括如下步骤：

(1)待修复工件(基板)预处理：

对基板进行开孔，准备出能够预埋热电偶的孔尺寸，并将基板底面打磨平整；

(2)将基板(确保底面平整)进行超声波清洗10分钟，除去表面油污等杂质，随后在基板底面均匀涂抹导热硅脂；使用夹具将基板固定在循环水冷却板上，循环水冷却板与基板之间紧密贴合；将热电偶连接温度检测仪，将循环水冷却板上的进水管道与出水管道连接冷水机；