一种铝合金结构件的激光增材制造方法

摘要

本发明公开了一种铝合金结构件的激光增材制造方法，其特征是：将自制的氩气保护装置放置在工作台上，内部放置铝合金基材，预先充入高纯氩气，使腔内氧含量小于70μＬ∕Ｌ。利用特制送粉装置将一定的质量配比混合均匀的Al、铁基合金、稀土La₂O₃等超细金属粉末喷射到激光束产生的熔池中，形成与基材冶金结合的激光熔覆层。然后通过每一层的数控加工程序实现逐层激光熔覆，最终得到三维金属零件。从而制造出具有快速凝固组织特征的高性能、全致密、形状复杂的铝合金结构件。该制造方法的制造成本低、制造周期短、材料利用率高、性能稳定，可快速制作复杂零部件并较大幅度提高铝合金结构件的结构强度，减少合金内部气孔、裂纹、残余应力等组织缺陷。

主权项

一种铝合金结构件的激光增材制造方法，包括CAD制图软件、3D打印技术、激光熔覆技术、激光增材制造技术、稀土改性技术，其特征是：具体步骤如下：（1）首先将铝合金基体材料用砂纸打磨、抛光，使材料表面粗糙度Ra <1μm，之后用5%～10%的盐酸酸洗30～40分钟，再用清水清洗，然后放入超声波仪器中用丙酮清洗半小时以上，最后将其放入高真空辉光等离子渗金属设备中阴极上，抽真空到10^‑3pa以下，在电压‑400～‑800V，电流2～5 A参数下轰击30～40分钟，冷却到室温后取出待用；（2）将一定比例的Al粉、铁基合金粉末、稀土La₂O₃粉末采用球磨机混合4小时以上；粉末通过真空等离子旋转电极雾化工艺来制备，粒度0.050～0.250ｍｍ；粉末混合均匀后放入150℃的烘干箱烘干1小时以上，再置于特制的送粉器中备用；（3）在铝合金零件CAD三维实体模型切片数据的驱动下，利用切片技术将连续的三维CAD数模离散成具有一定层厚及顺序的分层切片，切片厚度为500～800 μm，将铝合金结构件的三维数据信息转换成一系列的二维平面数据，提取每一层切片所产生的轮廓并根据切片轮廓设计合理的路径、激光扫描速度、搭接率等工艺参数，沿由二维平面数据所确定的扫描轨迹生成每一层的数控加工程序，并传递给数控工作台；（4）将自制的氩气保护装置放置在工作台上，内部放置烘干的铝合金基材，预先充入一定流量的高纯氩气（≥99.99%），使腔内氧含量小于70μＬ∕Ｌ；（5）开启激光和数控设备，调出激光加工程序，点击运行按钮，激光束按照预定的加工轨迹运行，与此同时，送粉装置将混合粉末喷射到激光束产生的熔池中，形成与基材冶金结合的激光熔覆层；通过每一层的数控加工程序实现逐层激光熔覆，获得一个熔覆截面，一层熔覆过后, 激光头上升一定高度(对应该薄层厚度), 再熔覆第2层，并使第2层与第1层冶金结合在一起，就这样逐层熔覆下去，最终得到三维金属零件。