[发明专利]一种提高激光金属直接成形精度的试验方法

摘要

本发明公开了一种提高激光金属直接成形精度的试验方法，在平均输出功率相同的条件下，分别采用连续波、正弦波和方波加载进行激光单道金属成形实验，得到不同波形作用下单道金属成形截面的变化规律。运用正弦波和方波，通过合理的参数设置，能够实现薄壁零件的堆积成形。为获得同样的激光金属直接成形零件，方波功率输出可比连续波功率输出减小了20～30％，方波不仅能减小热输入、热积累，同时成形过程中还具有较小的热影响区，有利于减小零件的特征尺寸，提高了金属直接成形零件的成形精度。该方法对于具有复杂结构和小特征尺寸的零件成形具有重要意义，在航空航天、汽车船舶、生物医学、装备制造等领域有较大的应用前景。

主权项

1、一种提高激光金属直接成形精度的试验方法，其特征在于，包括单道激光金属成形试验和薄壁零件堆积成形试验，其中：所述的单道激光金属成形试验包括下述步骤：(1)设定基本工艺参数为：激光光斑直径为0.5mm，扫描速度为5mm/s，送粉量为8.8g/min，送气量为6-8L/min；(2)在平均输出功率相同的条件下，分别采用连续波、正弦波和方波加载进行激光单道金属成形，得到不同波形作用下单道金属成形熔覆层截面的尺寸；对比作用效果，方波加载对粉末的热效率影响最大，正弦波次之，连续波最小；(3)在方波加载模式下调节平均输出功率、方波作用时间和重复频率对金属成形截面的影响规律如下：在基本工艺参数不变的情况下，平均输出功率越大，激光熔覆热效率越显著，热影响区越大；改变重复频率对于金属成形截面热影响区的影响较小；方波作用时间越短，其峰值功率越大，热效率越显著，热影响区也越大；(4)在方波加载模式下，提高金属成形精度的优化工艺参数：平均输出功率、重复频率和方波作用时间分别为150W、100Hz和0.5ms；所述的薄壁零件堆积成形试验包括下述步骤：(1)设定基本工艺参数为：激光光斑直径为0.5mm，扫描速度为10mm/s，送粉量为12g/min，送气量为6-8L/min；(2)在平均输出功率相同的条件下，分别采用连续波、正弦波和方波加载进行薄壁零件堆积成形，得到不同波形作用下薄壁零件堆积成形熔覆层截面的尺寸；对比作用效果，方波加载对粉末的热效率影响最大，正弦波次之，连续波最小；(3)在方波加载模式下调节平均输出功率、方波作用时间和重复频率对金属成形截面的影响规律如下：在基本工艺参数不变的情况下，平均输出功率越大，激光熔覆热效率越显著，热影响区越大；改变重复频率对于金属成形截面热影响区的影响较小；方波作用时间越短，其峰值功率越大，热效率越显著，热影响区也越大；(4)在方波加载模式下，提高金属成形精度的优化工艺参数：平均输出功率、重复频率和方波作用时间分别为：200W、500Hz和0.1ms。