[发明专利]一种超高速激光沉积成形高性能交叉编织合金的方法

说明书

本发明提供了一种超高速激光沉积成形高性能交叉编织合金的方法，包括如下步骤：调整激光加工头，激光焦点聚焦在待加工工件表面上方；激光光束在第i‑1沉积层表面起始点沿“S”路径形成第一粉末沉积层，当激光光束到达“S”路径终止点后，激光光束向一侧偏移后，按照反向的“S”路径形成第二粉末沉积层，使第一粉末沉积层与第二粉末沉积层交叉覆盖在第i‑1沉积层表面；激光光束按照第一粉末沉积层的路径和第二粉末沉积层的反向路径再次扫描，使沉积层重熔再结晶；所述第一粉末沉积层与第二粉末沉积层构成第i‑1沉积层表面的第i沉积层；激光光束加工第i+1沉积层，直至i+1＝N。本发明通过两者不同材料的粉末的混合交叉编织沉积，提高涂层整体性能。

技术领域

本发明涉及多材料混合沉积的技术领域，特别涉及一种超高速激光沉积成形高性能交叉编织合金的方法。

背景技术

激光同轴送粉沉积成形技术作为大型关键金属构件高质量直接沉积制造不可或缺的主流工艺方法，金属粉末在送粉器中的保护气体作用下，通过送粉管道直接送入激光作用区，粉末到达熔区前先经过光束，被加热到红热状态，落入熔区后随即熔化，随基材的移动和粉末的连续送入，与基体形成良好冶金结合的沉积层。制造过程涉及复杂的多因素、多流场之间的相互耦合，深刻理解该工艺涉及到的关键工艺过程并加以控制，是优化和促进该技术进一步发展的基础，在工程机械、航空航天行业、冶金领域具有广泛的应用前景。

平板类零件例如支撑支架、工作台以及海洋平台等，对表面有耐磨性或耐蚀性等要求，是表面处理行业中的一个主要应用领域。同步送粉方式的合金材料可以选用合金线材或者金属粉末，送粉方式有同步侧向送粉和同轴送粉两种。同步侧向送粉结构简单，价格较低，但粉末利用率不高，沉积质量相对较差，可适用于平面、轴类的激光沉积。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种超高速激光沉积成形高性能交叉编织合金的方法，通过两者不同材料的粉末的混合交叉编织沉积，提高涂层整体性能。同时，为保证每层沉积层之间的冶金结合以及缺陷等问题，特意在每层沉积层编织完成后增加重熔工序，使整个沉积层更加致密。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种超高速激光沉积成形高性能交叉编织合金的方法，包括如下步骤：

将两种粉末分别放置在激光加工头中对称的送粉管道中；

调整激光加工头，使送粉管道的送粉焦点与激光焦点重合，激光焦点聚焦在待加工工件表面上方；

第i层沉积层加工：激光光束在第i-1沉积层表面起始点沿“S”路径形成第一粉末沉积层，当激光光束到达“S”路径终止点后，激光光束向一侧偏移后，按照反向的“S”路径形成第二粉末沉积层，使第一粉末沉积层与第二粉末沉积层交叉覆盖在第i-1沉积层表面；停止送粉，调节激光光束的移动速度、焦点位置和激光功率；激光光束依次按照第一粉末沉积层的“S”路径和第二粉末沉积层的反向“S”路径再次扫描，使沉积层重熔再结晶；所述第一粉末沉积层与第二粉末沉积层构成第i-1沉积层表面的第i沉积层；i为自然数，且当i＝1时，第i-1沉积层表面为待加工工件表面；

重新设定送粉焦点与激光焦点，激光光束加工第i+1沉积层，直至i+1＝N，N为最大沉积层数。

进一步，所述第i层沉积层中的第一粉末沉积层与第二粉末沉积层的扫描方向与所述第i+1层沉积层中的第一粉末沉积层与第二粉末沉积层的扫描方向相互交叉。

进一步，所述第i层沉积层中的第一粉末沉积层的扫描方向与第i+1层沉积层中的第一粉末沉积层的扫描方向之间呈锐角。

进一步，所述锐角为30～70°。

进一步，所述第一粉末材料的强度大于第二粉末材料的强度，第一粉末材料的韧性小于第二粉末材料的韧性。