激光沉積修復熔池中引入超聲波的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種激光沉積修復熔池中引入超聲波的方法及裝置。為實現上述目的，本發將超聲波發生器連接需要熔覆的金屬材料，需要熔覆的金屬材料與工件緊密貼合，工件的下方為工作臺，用于固定安放工件，激光送粉噴嘴位于工作臺上方對準需要熔覆的金屬材料。其有益效果是：（1）該方法可以細化工件的微觀組織；（2）該方法能夠提高工件的機械性能；（3）該方法可以減小超聲波在傳播過程中的能量損失。
【專利說明】激光沉積修復熔池中引入超聲波的方法及裝置

【技術領域】
[0001]本發明提供一種激光沉積修復熔池中引入超聲波的方法，屬于材料成形【技術領域】。

【背景技術】
[0002]激光沉積制造技術是一種興起于20世紀80年代新型的先進制造技術，該技術將激光熔覆技術和快速原型制造技術相結合，通過金屬粉末快速凝固，激光逐層熔化沉積制造復雜零件，具有成本低、加工周期短和材料利用率高等優點，廣泛應用于復雜零件的直接制造和修復，具有廣闊的應用前景。但激光沉積制造件的力學性能不高，超聲場處理金屬熔體是提高力學性能的有效方法。超聲波在鑄造過程中一般是直接在熔池中引入超聲變幅桿，而在激光沉積修復過程中，由于熔池一般很小，無法直接將超聲變幅桿直接伸入熔體，因此只能采用間接的方法。


【發明內容】

[0003]發明目的:本發明提供一種激光沉積修復熔池中引入超聲波的方法及裝置，其目的是解決以往的間接方法所存在的應用局限性的問題。
[0004]技術方案:本發明是通過以下技術方案來實現的:
一種激光沉積修復熔池中引入超聲波的方法，其特征在于:該方法將超聲波發生器連接至需要熔覆的金屬材料，需要熔覆的金屬材料與工件緊密貼合，將工件置于工作臺上，將激光送粉噴嘴置于需要熔覆的金屬材料上方且對準需要熔覆的金屬材料，激光功率在500W?3000W之間，送粉噴嘴的掃描速度在2mm/s?10mm/s之間，超聲波發生器的輸出頻率在15kHz?40kHz之間，超聲波發生器的輸出功率在500W?2000W之間。
[0005]實施上述的激光沉積修復熔池中引入超聲波的方法所專用的激光沉積修復熔池中引入超聲波的裝置，包括需要熔覆的金屬材料及工作臺，其特征在于:需要熔覆的金屬材料與工件緊密貼合，工件置于工作臺上，需要熔覆的金屬材料與超聲波發生器連接，需要熔覆的金屬材料的上方設置有對準該材料的激光送粉噴嘴。
[0006]優點及效果:本發明提供一種激光沉積修復熔池中引入超聲波的方法及裝置。為實現上述目的，本發將超聲波發生器連接需要熔覆的金屬材料，需要熔覆的金屬材料與工件緊密貼合，工件的下方為工作臺，用于固定安放工件，激光送粉噴嘴位于工作臺上方對準需要熔覆的金屬材料。
[0007]其有益效果是:(1)該方法可以細化工件的微觀組織；(2)該方法能夠提高工件的機械性能；(3)該方法可以減小超聲波在傳播過程中的能量損失。
[0008]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發明的效果對比示意圖。
[0009]其中:(1)為未使用本方法的激光沉積區域的顯微形貌圖，其放大倍數為1000倍；
(2)為使用本方法的激光沉積區域的顯微形貌圖；其放大倍數為1000倍。
[0010]圖2為激光沉積修復熔池中引入超聲波的裝置的結構示意圖。
[0011]【具體實施方式】:下面結合附圖對本發明做進一步的說明:
如圖1所示，本發明提供一種激光沉積修復熔池中引入超聲波的方法，該方法將超聲波發生器連接至需要熔覆的金屬材料，需要熔覆的金屬材料與工件緊密貼合，將工件置于工作臺上，將激光送粉噴嘴置于需要熔覆的金屬材料上方且對準需要熔覆的金屬材料。激光功率在500W?3000W之間，送粉噴嘴的掃描速度在2mm/s?10mm/s之間，超聲波發生器的輸出頻率在15kHz?40kHz之間，超聲波發生器的輸出功率在500W?2000W之間。
[0012]實施例:
激光功率1500W，送粉噴嘴的掃描速度為5mm/s，超聲波發生器的輸出頻率為20kHz，超聲波發生器的輸出功率為1000W。
[0013](一)圖(I)為未使用本方法的激光沉積區域的顯微形貌圖，其放大倍數為1000倍；
(2)為使用本方法的激光沉積區域的顯微形貌圖，其放大倍數為1000倍。在激光沉積區域，修復層顯微形貌均由粗大的針狀α +片層β轉變組織+片狀α相轉變組成。使用本方法后，α相析出量增多，且未使用本方法的α片層較長，而使用本方法之后，α片層變短，明顯的細化了工件的微觀組織。
[0014](二)對于使用本方法工件的機械性能，屈服強度提高14.70%，抗拉強度提高了12.40%ο
[0015](三)未使用本方法工件的超聲振動振幅為11μ m，使用本方法工件的超聲振動振幅為15 μ m,得到了明顯的提高，達到了減小超聲波在傳播過程中的能量損失的目的。
[0016]激光沉積修復熔池中引入超聲波的裝置，包括需要熔覆的金屬材料3及工作臺1，需要熔覆的金屬材料3與工件5緊密貼合，工件5置于工作臺I上，需要熔覆的金屬材料3與超聲波發生器2連接，需要熔覆的金屬材料3的上方設置有對準該材料的激光送粉噴嘴4。
[0017]工作臺I用于固定安放工件5。
[0018]激光修復在工件5上完成，工件5固定在工作臺I上，改變超聲波發生器2的輸出功率，就可得到不同強度的超聲波，超聲波通過需要熔覆的金屬材料3進行傳播，經過較短的路徑傳播到熔覆熔池中，對熔池進行作用，減少了超聲波的能量損失。
【權利要求】
1.一種激光沉積修復熔池中引入超聲波的方法，其特征在于:該方法將超聲波發生器連接至需要熔覆的金屬材料，需要熔覆的金屬材料與工件緊密貼合，將工件置于工作臺上，將激光送粉噴嘴置于需要熔覆的金屬材料上方且對準需要熔覆的金屬材料，激光功率在500W?3000W之間，送粉噴嘴的掃描速度在2mm/s?10mm/s之間，超聲波發生器的輸出頻率在15kHz?40kHz之間，超聲波發生器的輸出功率在500W?2000W之間。
2.實施權利要求1所述的激光沉積修復熔池中引入超聲波的方法所專用的激光沉積修復熔池中引入超聲波的裝置，包括需要熔覆的金屬材料(3)及工作臺(1)，其特征在于:需要熔覆的金屬材料(3)與工件(5)緊密貼合，工件(5)置于工作臺(I)上，需要熔覆的金屬材料(3)與超聲波發生器(2)連接，需要熔覆的金屬材料(3)的上方設置有對準該材料的激光送粉噴嘴(4)。
【文檔編號】C23C24/10GK104313569SQ201410547910
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】馬剛, 王維, 楊光, 欽蘭云 申請人:沈陽工業大學