[发明专利]一种超声波辅助激光沉积增材制造方法及装置

权利要求书

1.一种超声波辅助激光沉积增材制造装置，其特征在于，包括：

基板(1)，固定于支架(11)上，用于固定基材(8)；

激光沉积单元(2)，具有位于所述基板(1)上方的移动激光沉积头(21)；

激光头定位单元，设于所述支架(11)上，用于监测所述移动激光沉积头(21)在平行于所述基板(1)的平面上的位置；

平移机构，与所述支架(11)连接，平移端在平行于所述基材(8)的平面上平移；

超声振动单元，具有设于所述平移端上并与所述基板(1)下板面贴合的振动头(5)；

同步控制器(6)，输入端与所述激光头定位单元的信号输出端电连接，输出端与所述平移机构电连接，用于根据所述激光头定位单元的移动激光沉积头(21)位置信号控制所述平移端的平移；以及

升降机构，升降端在垂直于所述基板(1)的方向上升降，所述平移机构设于所述升降端上，所述升降机构用于使所述振动头与所述基板的下板面紧密接触。

2.如权利要求1所述的超声波辅助激光沉积增材制造装置，其特征在于：所述激光头定位单元包括，

多个激光发射端(31)，位于所述移动激光沉积头(21)一侧且沿平行于所述基板(1)的直线排列；以及

多个激光接收端(32)，位于所述移动激光沉积头(21)另一侧，沿平行于所述基板(1)的直线排列并与所述激光发射端(31)一一对应；

多个所述激光发射端(31)和多个所述激光接收端(32)之间形成覆盖所述移动激光沉积头(21)移动范围的检测区。

3.如权利要求1所述的超声波辅助激光沉积增材制造装置，其特征在于：

所述同步控制器(6)的输出端与所述升降机构电连接用于控制升降端的升降。

4.如权利要求1所述的超声波辅助激光沉积增材制造装置，其特征在于：所述升降机构包括：

两个导杆(71)，与支架(11)连接，垂直于基板(1)；

升降台(72)，位于基板(1)下方，两端分别与两个导杆(71)滑动连接，形成升降端；

升降丝杠，与导杆(71)平行设置，一端设有升降驱动电机；以及

升降丝母，套设于升降丝杠外并与升降台(72)连接；

同步控制器(6)的输出端与升降驱动电机电连接。

5.一种超声波辅助激光沉积增材制造方法，其特征在于，采用如权利要求1至4任一项所述的超声波辅助激光沉积增材制造装置，包括：

清理基材(8)加工面；

在所述加工面上形成沉积熔池；

利用超声振动头(5)通过振动传导对所述沉积熔池施加超声振动；

使所述沉积熔池移动，移动所述超声振动头(5)并保持所述超声振动头(5)到所述沉积熔池的振动传导距离不变，使所述沉积熔池的振幅保持不变；

所述沉积熔池内的熔液冷却后形成沉积层。

6.如权利要求5所述的超声波辅助激光沉积增材制造方法，其特征在于：所述移动超声振动头(5)并保持所述超声振动头(5)到所述沉积熔池的振动传导距离不变包括：

移动超声振动头(5)并保持所述超声振动头(5)与所述沉积熔池的相对位置保持固定。

7.如权利要求5所述的超声波辅助激光沉积增材制造方法，其特征在于：在所述沉积熔池经过处冷却后形成沉积层之后，还包括：

将所述沉积层的温度保持在预设范围内，利用所述激光沉积装置在所述沉积层上沿与所述沉积层的扫描路径不同的另一扫描路径沉积下一层沉积层。

8.如权利要求5所述的超声波辅助激光沉积增材制造方法，其特征在于：所述基材(8)为铸造铝合金构件，所述清理基材(8)加工面包括：

利用NaOH碱液清洗所述加工面，去除所述加工面上的氧化膜；

清水冲洗所述加工面，除去NaOH碱液；

利用HNO₃酸溶液清洗所述加工面，除去残余的NaOH碱液；

清水冲洗所述加工面，除去HNO₃酸溶液；

吹干所述加工面。