一种基于微弧载粉的激光三维快速成形制造方法

摘要

本发明公开了一种基于微弧载粉的激光三维快速成形制造方法，该方法借助微束等离子弧实现对粉末的载流和同步送粉，借助脉冲激光热源提供金属结构成形所需要的主要能量。利用微束等离子弧优良的电弧稳定性和挺直性，提高粉末材料的送粉精度，利用微束等离子弧能量作用集中的特性，提高粉末的熔化率和沉积率，以及提高粉末材料和成形区域对激光热源能量的热吸收率。其微束等离子弧主弧电流为30A～50A，脉冲激光束脉冲峰值功率为4kW～10kW，通过调整激光束与微束等离子弧载粉流的相对位置关系、束斑重合度以及微束等离子弧和激光束的输出能量，实现金属材料和结构的三维快速成形制造，具有成形效率高、精度高、变形小、技术适应性强等优点。

主权项

一种基于微弧载粉的激光三维快速成形制造方法，该方法借助微束等离子弧实现对粉末的载流和同步送粉，借助脉冲激光热源提供金属结构成形所需要的主要能量，所述制造方法的步骤如下：(1)调整脉冲激光出射方向，使其与铅垂面成0°～10°夹角；(2)调整微束等离子焊枪，使微束等离子弧出射粉末流方向与激光束成15°～30°夹角；(3)校准激光出射头与微束等离子弧枪相对位置，使出射激光束与出射微束等离子弧位于同一平面，且以工作台前进方向为参照，微束等离子弧枪在前，激光出射头在后；(4)安装基板，并可靠装夹，水平固定；(5)零件三维建模、分层切片，生成成形制造程序；(6)使微束等离子弧的引燃弧工作，校准激光出射头与微束等离子枪相对位置，使激光束在基板平面的束斑与微束等离子弧束斑重合；(7)引弧使微束等离子弧的主弧开始工作，同时启动送粉器，使送粉喷嘴喷射粉末流；所述微束等离子弧主弧电流范围为30A～50A，且为连续输出的直流电弧电流；(8)激光器工作，出射激光束，成形制造过程开始；所述激光束为脉冲激光束，脉冲峰值功率范围为4kW～10kW，额定激光功率不超过600W；(9)制造过程结束时，先关停激光束出射，再停止送粉，并熄灭微束等离子弧，延迟停止保护气，结束全部制造流程。