基于超高速激光熔覆及激光3D打印的增减材复合制造工艺

专利检索2025-01-14  31


本发明涉及金属材料,特别涉及一种基于超高速激光熔覆及激光3d打印的增减材复合制造工艺。


背景技术:

1、21世纪机械工程大力发展,伴随着城市交通、高铁轻轨、桥梁工程、航空航天、核能工程等大型工程的极速发展,对于机械工程中要求精密度高且性能良好的基础零件有了更大的需求。

2、螺杆是指外表面切有螺旋槽的圆柱或者切有锥面螺旋槽的圆锥,在工业中作为基础零件被广泛应用,是真空泵、注塑机、数控车床等设备中不可或缺的重要部件。而螺杆在挤出过程中,需要经受高温、腐蚀、强烈磨损等条件,并在大扭矩下进行服役。因此,螺杆本身必须满足耐高温,高温下不易变形,耐磨损,耐腐蚀、高强度等条件,那么对螺杆进行加工优化,以满足其服役环境已经是亟待开发的重要研究方向。


技术实现思路

1、针对上述问题,本发明旨在提供一种基于超高速激光熔覆及激光3d打印的增减材复合制造工艺。

2、本发明的技术方案如下:

3、一种基于超高速激光熔覆及激光3d打印的增减材复合制造工艺,包括以下步骤:

4、s1:对目标异构件进行切割分离处理,实现减材;

5、s2:基于超高速激光熔覆及激光3d打印对切割分离后的部件分别进行激光增材制造,使切割分离后的部件的工作面均获得所需的目标涂层;

6、s3:将切割分离后的部件重新结合在一起,获得满足目标要求的目标异构件。

7、作为优选,所述目标异构件为螺杆。

8、作为优选,步骤s1中,对目标异构件进行切割分离处理时,利用车削机床沿螺杆螺旋槽侧面与底面交接处进行切割分离。

9、作为优选,所述螺杆采用qt500-7铸铁制备而成。

10、作为优选,所述qt500-7铸铁,以重量百分比计,包括2.5-3.9%的c、小于等于0.08%的p、小于等于0.03%的s、0.3-0.8%的mn、2.5-3.0%的si,余量为fe。

11、作为优选,步骤s2中,所述目标涂层采用hast c276-m哈氏合金熔敷粉末作为涂层材料。

12、作为优选,所述hast c276-m哈氏合金熔敷粉末,以重量百分比计,包括c 0.14%、p0.01%、mo 16.00%、w 4.60%、fe 3.10%、mn 1.30%、cr 15.70%、si 0.70%、v0.60%,余量为ni。

13、作为优选,步骤s2中,进行激光增材制造时,利用超高速激光熔覆在切割后的螺杆未与螺旋槽连接处的底面制备涂层,利用激光3d打印使螺杆螺旋叶片获得涂层。

14、作为优选,采用rfl-c6000激光系统进行激光熔覆实验,进行激光熔覆实验时,采用的激光功率为1600w,电机送粉转速为1.8r/min或2.0r/min,扫描速率为350mm/min,保护气流量为40l/min。

15、作为优选,步骤s3中,采用焊接技术将切割分离后的部件重新结合在一起。

16、本发明的有益效果是:

17、本发明能够解决螺杆的螺旋槽表面会因激光头的尺寸受限以及复杂异构件的结构限制而导致其底面和侧面涂层覆盖不完全,无法达到强化效果的技术问题。突破螺杆及真空泵此类复杂异构件相较于完全利用3d打印技术进行对螺杆进行加工,且本发明成本造价更低,其形成的涂层也能具备较高硬度,可以有效提高螺杆的耐磨损与耐腐蚀性能。



技术特征:

1.一种基于超高速激光熔覆及激光3d打印的增减材复合制造工艺,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于超高速激光熔覆及激光3d打印的增减材复合制造工艺,其特征在于,所述目标异构件为螺杆。

3.根据权利要求2所述的基于超高速激光熔覆及激光3d打印的增减材复合制造工艺,其特征在于,步骤s1中,对目标异构件进行切割分离处理时,利用车削机床沿螺杆螺旋槽侧面与底面交接处进行切割分离。

4.根据权利要求2所述的基于超高速激光熔覆及激光3d打印的增减材复合制造工艺,其特征在于,所述螺杆采用qt500-7铸铁制备而成。

5.根据权利要求4所述的基于超高速激光熔覆及激光3d打印的增减材复合制造工艺,其特征在于,所述qt500-7铸铁,以重量百分比计,包括2.5-3.9%的c、小于等于0.08%的p、小于等于0.03%的s、0.3-0.8%的mn、2.5-3.0%的si,余量为fe。

6.根据权利要求5所述的基于超高速激光熔覆及激光3d打印的增减材复合制造工艺,其特征在于,步骤s2中,所述目标涂层采用hast c276-m哈氏合金熔敷粉末作为涂层材料。

7.根据权利要求6所述的基于超高速激光熔覆及激光3d打印的增减材复合制造工艺,其特征在于,所述hast c276-m哈氏合金熔敷粉末,以重量百分比计,包括c 0.14%、p0.01%、mo 16.00%、w 4.60%、fe 3.10%、mn 1.30%、cr 15.70%、si 0.70%、v 0.60%,余量为ni。

8.根据权利要求3所述的基于超高速激光熔覆及激光3d打印的增减材复合制造工艺,其特征在于,步骤s2中,进行激光增材制造时,利用超高速激光熔覆在切割后的螺杆未与螺旋槽连接处的底面制备涂层,利用激光3d打印使螺杆螺旋叶片获得涂层。

9.根据权利要求8所述的基于超高速激光熔覆及激光3d打印的增减材复合制造工艺,其特征在于,采用rfl-c6000激光系统进行激光熔覆实验,进行激光熔覆实验时,采用的激光功率为1600w,电机送粉转速为1.8r/min或2.0r/min,扫描速率为350mm/min,保护气流量为40l/min。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的基于超高速激光熔覆及激光3d打印的增减材复合制造工艺,其特征在于,步骤s3中,采用焊接技术将切割分离后的部件重新结合在一起。


技术总结
本发明公开了一种基于超高速激光熔覆及激光3D打印的增减材复合制造工艺,包括以下步骤:S1:对目标异构件进行切割分离处理,实现减材;S2:基于超高速激光熔覆及激光3D打印对切割分离后的部件分别进行激光增材制造,使切割分离后的部件的工作面均获得所需的目标涂层;S3:将切割分离后的部件重新结合在一起,获得满足目标要求的目标异构件。本发明可以解决因复杂异构件的结构以及激光熔覆头尺寸受限而造成的熔覆头作业空间受限、可达性较差问题;保证了在复杂空间下能够获得高质量的熔覆层,有效提高异构件的各项如耐腐蚀、耐磨损等性能。

技术研发人员:刘艳,谢政庭,梅雨萌,魏子琪,王泽明,王伟
受保护的技术使用者:西南交通大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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