[发明专利]一种用于激光增材制造的预热保温装置

说明书

一种用于激光增材制造的预热保温装置，该预热保温装置设置于激光增材的熔覆工作台上，该预热保温装置具有保温腔，保温腔内设置有加热控温单元和工件装夹单元，保温腔顶部开口以允许激光作用于增材物料上，开口处设有盖子。本发明的优点在于：填补了激光增材制造研究领域的实验用预热‑保温一体化设备的空白，对激光增材制造技术中工作温度这一关键性工艺的控制提出了一种设备解决方案，对促进研究进展打下基础。

技术领域

本发明具体涉及一种用于激光增材制造的预热保温装置。

背景技术

铜作为人类最早应用的一种金属材料，是世界上第二大有色金属，具有高导电性、高导热性、高抗腐蚀性、易加工性及良好的力学性能，因此，铜及铜合金被广泛应用于机械制造、运输、建筑、电气、电子等工业部门中，制作成各种电子材料及结构部件，是电力工业、电子信息产业、航空航天、航洋工程、汽车工业和军事工业的关键材料，也是国民经济和科技发展的重要基础材料。铜的最大特点是具有高导电性和高导热性，但是铜的硬度低、耐磨性较差，很大程度影响了其应用范围。

激光表面强化技术始于20世纪70年代大功率激光器的问世。随着现代科学的进步和工业技术的发展，高功率激光加工设备逐渐得到完善，激光表面强化技术的研究也取得了明显的进步，其应用领域正在不断扩展。激光技术在钢铁材料方面的研究已达到一定水平，已在工业生产中实际应用并取得了明显的经济效益，如模具或零件修复、轧辊激光熔覆、激光增材制造。已有的研究表明：决定激光增材制造质量的关键参数之一是基体材料表面熔化区的温度和冷却速度。为保证激光增材制造的表面覆层质量均匀性，要求在激光增材制造过程中熔化区的温度保持稳定。

但是在铜合金方面，因为铜对激光的反射率高且导热好，所以在铜合金表面进行激光增材时难以保障熔化区的温度稳定：高速激光增材在铜合金表面的应用中，依然存在由铜对激光的高反射率和良好导热性而导致的不易形成熔池的问题。

因此，如果能解决上述技术难点，能极大推动铜合金激光增材的整体发展。

发明内容

为了综合解决上述存在的问题，本发明提供了一种用于激光增材制造的预热保温装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种铜基表面激光熔覆铜合金粉末的方法，包括如下步骤：

(1)使用打磨工具打磨铜基工件表面，去除表面氧化层；再使用除污剂对铜基工件表面进行清洁，获得表面清洁的铜基表面；

(2)将铜基工件固定在工作平台上；

(3)通过高速激光熔覆光纤激光器，用激光熔覆粉末对铜基工件进行高速激光熔覆，其中的送粉方式为中心送粉，熔覆头与工作平台面夹角为75-86°，直接得到单层厚度为0.3-1.0mm的熔覆层；

所述激光熔覆粉末的化学成分以重量百分比表示如下：

C：0.01％-0.25％,B：0.5％-3％，Si：1％-4％,Cr：0-12％,Fe：0.5％-14％,Cu：10％-50％，Ni：30％-80％，粉末颗粒尺寸区间为25-150μm，球形度≥80％。

本发明中，所述的铜基体为纯铜、铬锆铜、黄铜、青铜、白铜等常见铜材料。所述的激光熔覆粉末在熔覆前需要烘干，烘干温度为80-100℃，烘干时间为1-2h。

所述步骤(1)中，所述打磨工具可以是抛光机和砂纸。所述除污剂优选采用丙酮或无水乙醇。

所述步骤(2)中，针对铜基工件本身导热性好导致的不易形成熔池的问题，优选控制所述工作平台的温度在100-400℃对铜基工件进行预热保温处理。