激光快速柔性制造金属零件基本研究

2022年04月29日 来源:

激光快速柔性制造金属零件基本研究

提要:为激光熔覆快速柔性制造金属零件,研制了一种新型的同轴送粉喷嘴,制造了一些简单形状的NiCrSiB合金零件,研究了这些金属零件的微观组织、成分均匀性、硬度分布和抗拉强度。要提高激光熔覆快速制造零件的精度必须保证制造过程的稳定性,因而对整个制造过程的主要影响因素进行闭环控制。

关键词:激光快速柔性制造;金属零件;激光熔覆;NiCrSiB

快速成型技术是一种优异的先进制造方法,它能够直接利用计算机CAD模型、无需特定模具而在几个小时之内制造出复杂形状的立体模型或实体。目前快速成型技术包括立体光刻、层叠制造、选择性激光烧结、熔融金属堆积、三维印刷、轨道粒子制造等多种方法。但目前RP技术通常只能制造出非金属原型,它们虽然具有良好的形状精度,但是不具备机械强度和机械性能。因此发达国家均大力发展能够直接制造出全密度高强度功能性金属零件的新型快速制造技术[2-8],基于激光熔覆的激光快速柔性制造技术或直接金属沉积是快速成型技术的进一步发展,它将现有的快速成型技术推进到金属和高温合金的新高度,是快速成型基本原理和激光加工技术精华的集成。

激光快速制造的基本考虑

LRFM是一种与传统制造方法完全不同的添加式制造技术。将一束高功率激光聚焦到工件表面形成熔池,金属粉末被同轴喷入熔池形成熔覆层,根据CAD给定的路线来回扫描激光束便可逐线逐线、逐层逐层地制造出金属零件实体。由于激光熔覆的快速凝固特征,所制造出的金属零件具有优良的质量和强度。LRFM是一种基于激光熔覆的包括激光、CAD、CAM、传感器和粉末冶金的综合制造技术。

激光熔覆最初是一种涂层技术,激光熔覆道沿平面横向多道搭接可以获得高性能的表面涂层,将激光熔覆面沿垂直方向向空间多层叠加便可以制造出三维金属零件。激光熔覆作为一种制造技术,必须考虑以下几个因素:

能够获得各向同性熔覆结果的高质量同轴送粉喷嘴;激光熔覆的三维成型能力;制造精度和它的影响机制;制造过程中关键影响因素的检测;制造过程关键参数的闭环控制;特种CAD/CAM软件的研制;对工作台运动系统和数控系统的特殊要求;激光束质量和外围设备的特定要求。

新型同轴喷嘴的研制

空气唇釉

珂拉琪

小银管眼线液笔

小雾镜散粉

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