[发明专利]一种激光熔化沉积成形超声工作台

说明书

一种激光熔化沉积成形超声工作台，涉及激光熔化沉积成形超声工作台。目的是消除激光熔化沉积方法制备的金属材料力学性能各向异性的问题。工作台由工作台箱体、数个红外线加热器、数个升降台和超声振子构成；第一冷却水箱、半导体制冷片、冷却板和第二冷却水箱设置在工作台箱体内，每个升降台上均设置有红外线加热器。本发明利用高强度超声对激光熔化沉积过程中的柱状凝固组织进行破碎，降低了材料性能的各向异性特征。同时，采用可升降的红外线加热管对基板和沉积材料进行实时加热，减小了成形过程中材料内部温度梯度，降低了成形材料内部残余应力，提高了材料的力学性能。本发明适用于金属材料激光熔化沉积成形。

技术领域

本发明涉及一种激光熔化沉积成形超声工作台。

背景技术

激光熔化沉积技术作为一种先进的金属材料成形方式，以金属粉末为原材料，采用特制的喷头将高能激光束与金属粉末同步喷射在成形基板表面，高能激光束产生的高温在极短的时间内熔化金属粉末，熔化的金属粉末在成形基板表面铺展、凝固，在此过程中喷头在计算机控制下按照预设扫描路径以一定速度进行移动，即可完成金属零件的成形。然而，采用激光熔化沉积方法成形的金属材料内部沿构筑方向存在大量长条状柱状晶，这些定向排列的柱状晶使得金属材料表现出强织构现象，材料力学性能存在明显的各向异性特征，这种现象的存在使得金属材料的应用受到极大的限制。

针对上述现状，亟需从金属组织方面着手，调整激光熔化沉积成形金属材料内部显微组织，避免形成大量定向生长的长条状柱状晶。

发明内容

本发明为了解决现有的激光熔化沉积方法制备的金属材料内会形成大量定向排列的柱状晶造成材料力学性存在明显的各向异性的问题，提出一种激光熔化沉积成形超声工作台。

本发明激光熔化沉积成形超声工作台由工作台箱体、数个红外线加热器、数个升降台和超声振子构成；升降台由内筒、中筒和外筒构成，内筒、中筒和外筒均为矩形筒，内筒设置在中筒内，中筒设置在外筒内；中筒内壁固接有两个对称设置的第一步进电机，第一步进电机的动力输出轴上设置有第一齿轮，内筒的外壁上设置有两个对称的竖向的第一齿条，第一齿轮与第一齿条啮合，外筒内壁固接有两个对称设置的第二步进电机，第二步进电机的动力输出轴上设置有第二齿轮，中筒的外壁上设置有两个对称设置的竖向的第二齿条，第二齿轮与第二齿条啮合；红外线加热器由壳体和数个红外线加热管构成，壳体的一个侧面为敞口，数个红外线加热管水平设置在壳体内；超声振子由超声波换能器、变幅杆、隔热块和测温探头固定块构成；超声波换能器上端与变幅杆下端为螺纹连接，变幅杆上端与隔热块下端为螺纹连接，隔热块上端与测温探头固定块下端为螺纹连接，测温探头固定块上端设置有成形基板，测温探头固定块上端与成形基板下端为螺纹连接；测温探头固定块上端中心设置有第一温度测量探头，第一温度测量探头的感应端设置在成形基板下端面的用于连接测温探头固定块的螺纹孔内；变幅杆下部的外壁上设置有第二温度测量探头；变幅杆的上端部外表面设置有环形凸缘，变幅杆内设置有螺旋通道，变幅杆的侧壁上设置有与螺旋通道进液口连通的第一冷却水箱出水管，变幅杆的侧壁上设置有与螺旋通道出液口连通的第一冷却水箱回水管；冷却板为中空平板，冷却板内设置有制冷液循环管；第一冷却水箱、半导体制冷片、冷却板和第二冷却水箱设置在工作台箱体内，半导体制冷片水平设置在冷却板的上表面，第一冷却水箱设置在半导体制冷片的上表面，半导体制冷片的吸热面朝向第一冷却水箱的下表面且紧密接触，半导体制冷片的放热面朝向冷却板的上表面且紧密接触；冷却板上的制冷液循环管的进水口与第二冷却水箱出水管的出水口连接，冷却板上的制冷液循环管的出水口与第二冷却水箱回水管的进水口连接，第二冷却水箱回水管出水口与第二冷却水箱的进水口连接，第二冷却水箱出水管的进水口与第二冷却水箱的出水口连接；第一冷却水箱出水管与第一冷却水箱的出水口连接，第一冷却水箱回水管与第一冷却水箱的进水口连接；工作台箱体上表面开有阶梯孔，超声振子上的环形凸缘设置在阶梯孔内，超声波换能器和变幅杆设置在工作台箱体内部，数个升降台均匀分布在环形凸缘上表面，每个升降台上均设置有红外线加热器，红外线加热器的敞口侧朝向成形基板。

本发明具备以下有益效果：