[发明专利]一种金属零件应力控制3D打印再制造方法

摘要

本发明公开了一种金属零件应力控制3D打印再制造方法,首先制备金属零件本体试样和融覆试样，并用激光冲击获得相同残余压应力所需的激光参数；其次对待修复金属零件进行预处理，并利用图像识别方法确定零件修复区域和修复余量；然后利用激光3D打印机逐层融覆修复金属零件，使修复部位尺寸达到零件原设计尺寸；最后使用激光冲击消除残余拉应力，再利用激光冲击强化方法，使金属零件工作表面形成残余压应力层。本发明使用激光3D打印进行零件修复，零件整体变形不大，且修复尺寸精度易控制，不需后续加工；修复后的零件整体强度相同，在使用激光冲击强化后零件表面强化层的残余压应力值保持均衡，延长再制造后零件的使用寿命。

主权项

一种金属零件应力控制3D打印再制造方法, 其特征在于：包括材料准备阶段：制备金属零件本体试样和融覆试样，并用激光冲击进行试样应力试验，获得相同残余压应力所需的激光参数；预处理阶段：对待修复金属零件进行预处理，使其表面达到修复要求，并利用图像识别方法确定零件修复区域和修复余量；3D打印修复阶段：将预处理后的待修复金属零件安装在激光3D打印机上，利用激光3D打印机逐层融覆修复金属零件，使修复部位尺寸达到零件原设计尺寸；应力控制阶段：修复完成后，使用激光冲击消除修复部位及其附近区域的残余拉应力，然后利用激光冲击强化方法，使金属零件工作表面形成残余压应力层；所述3D打印修复阶段，包括以下步骤：1）预热：利用激光束扫描零件修复部位，使修复部位材料表面发生浅层熔化，使修复部位的疲劳微裂纹融合；2）涂布融覆材料：向预热后的修复部位喷涂融覆剂，融覆剂附着在预热部位后受预热部位预热作用，融覆剂中的有机溶剂蒸发，金属粉末固着在零件修复部位表面；3）激光融覆：利用激光束扫描融覆层材料，使固着在修复部位的融覆层金属粉末材料与底层材料融合；4）图像识别：使用图像识别设备扫描零件，获得零件的三维图像；5）三维模型：利用计算机软件根据三维图像建立修复部位的三维CAD模型；6）模型比对：利用计算机软件比对修复部位的三维CAD模型和零件原设计图纸的三维模型，确定修复部位的剩余修复量；7）重复步骤2）‑6），直至修复部位尺寸达到零件原设计尺寸。