[发明专利]一种等离子与激光复合的增材制造方法

权利要求书

1.一种等离子与激光复合的增材制造方法，其特征在于，它是按照先等离子束摆动熔覆波浪形耐磨带，之后接着激光摆动熔覆不锈钢软质粘结带的循环次序，在耐磨带之间激光熔覆波浪形的不锈钢软质粘结带，耐磨带和不锈钢软质粘结带之间形成搭接区，最终在工作表面形成完整的强韧兼备的、软硬交错相间的波浪结构的表面层，其中：

所述的耐磨带由304或者314不锈钢粉体粉末和陶瓷相粉末组成，其中304或者314L不锈钢粉体粉末占（20-80）wt%，陶瓷相粉末中WC粉占（15-70）wt%，其余TiB2或/和镍包BN粉末共占5-10wt%；

所述的不锈钢软质粘结带选取与耐磨带一样的不锈钢粉体粉末。

2.如权利要求1所述的等离子与激光复合的增材制造方法，其特征在于，所述的耐磨带和不锈钢软质粘结带摆动熔覆以后的宽度分别为15-25mm和5-10mm，硬度分别为：700-1100HV和180-200HV，厚度均为1-10mm。

3.如权利要求1所述的等离子与激光复合的增材制造方法，其特征在于，所述的不锈钢粉体粉末粒度为40-120μm，陶瓷相WC粉为球型粉粒度为45-100μm，TiB₂、镍包BN粉末粒度为30-50μm。

4.如权利要求1所述的等离子与激光复合的增材制造方法，其特征在于，所述的TiB2用TiC、NbC、VC、Al2O3或/和ZrO2代替。

5.如权利要求1-3任一所述的等离子与激光复合的增材制造方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步：粉体准备

等离子束熔覆高硬度的耐磨带的粉体成分包括：304或者314L不锈钢粉体粉末和陶瓷相粉末，不锈钢粉体粉末粒度为40-120μm，陶瓷相中WC粉末为球型粉粒度为45-100μm，其余TiB₂、镍包BN粉末粒度为30-50μm；

激光熔覆不锈钢软质粘结带粉体成分为：304或者314L不锈钢粉体粉末，粉末粒度为40-120μm；

第二步：粉体称量

根据质量比配比称取耐磨带粉末，耐磨带粉末中不锈钢粉体粉末占20-80wt%，陶瓷相粉末中WC粉占（15-70）wt%，其余TiB2、镍包BN粉末共占5-10wt%，之后烘干、混合，得到耐磨带混合粉末；同时称取不锈钢软质粘结带粉末；

第三步：设计等离子束熔覆和激光熔覆的运行轨迹

根据共建形状设定等离子发生器和激光器的运动轨迹为波浪形结构；

第四步：增材制造表面层

第4.1：先制备耐磨带，采用等离子束摆动熔覆，功率为6KW，束斑直径为10mm，扫描速率为5-8 mm/s，送粉量为10-15kg/h，摆动宽度为15-25mm；

第4.2：在等离子束摆动熔覆之后同步激光摆动熔覆制备不锈钢软质粘结带，光纤激光器功率为3KW，光斑直径为2.8 mm，扫描速率为3-5 mm/s，送粉量为5-10kg/h，摆动宽度为5-10mm； 不锈钢软质粘结带与耐磨带之间，搭接重叠率为10%-20%，等离子束熔覆和激光熔覆均采用氩气做保护气体；

当等离子束熔覆耐磨带、激光熔覆不锈钢软质粘结带从一端熔覆到另一端时，再快速分别移动到工件的下一个待熔覆耐磨带、不锈钢软质粘结带区域进行熔覆，以此循环，以此获得第一层增材制造的软硬交错相间波浪结构的完整的表面层；

如果需要获得超厚的高硬度表面层，在第一层的基础上再增材制造第二层、第三层，此时需要注意：上下两层的耐磨带、软质带需要错开，不能重叠；在等离子束熔覆第二层、第三层耐磨带时，增加陶瓷相WC、TiB₂和/或镍包BN粉末含量，以提高硬度，并形成梯度变化，其余同第一层，以此类推，最终得到软硬交错相间的波浪结构，耐磨带和软质粘结带硬度分别为：700-1100HV和180-200HV，厚度为1-10mm。