一種無基體無支撐金屬零件激光熔覆自由成形方法
【專利說明】一種無基體無支撐金屬零件激光熔覆自由成形方法
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技術領域
[0002]本發(fā)明涉及一種激光熔覆成形方法，尤其涉及一種無基體無支撐金屬零件激光熔覆自由成形方法。
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【背景技術】
[0004]激光熔覆技術是材料表面改性技術的一種，其是以不同的填料方式在被涂覆的基體表面上添加熔覆材料，并經(jīng)激光輻照使其與基體表面薄層一起熔化，并快速凝固后在基體表面形成添料熔覆層，從而顯著改善基體表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電器特性等的工藝方法。
[0005]激光熔覆成形則是在基于激光熔覆技術發(fā)展起來的快速成形技術。激光熔覆成形采用分層制造的思想，將待成形零件分層切片逐層熔覆沉積成形，其成形過程中采用激光連續(xù)加載，并輔以一定掃描速度，通過多道搭接、多層堆積方式熔覆成形零件。成形時是一般在工作臺上放置一底板作為支撐，待成形完畢后再將該底板切除下來，切割面一般較大，加工工作量較大且影響成形零件的底面質(zhì)量；激光熔覆工作頭一般在水平面上成形零件，加工范圍受到限制。
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種無基體無支撐金屬零件激光熔覆自由成形方法，從而可快速地獲取待成形零件。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種無基體無支撐金屬零件激光熔覆自由成形方法，所述成形方法包括如下步驟:
51、在基座上沿豎直方向加載激光，以在所述基座上形成沿豎直方向延伸的纖細狀結構作為基體分支結構；
52、根據(jù)待成形零件的底面結構來調(diào)整激光加載方向，并以所述基體分支結構的頂點作為起點來加載激光，形成另一纖細狀結構作為輔助分支結構，其中，所述輔助分支結構位于所述待成形零件的底面上；
53、根據(jù)待成形零件的結構對其分層切片，并獲取每一層的成形路徑；
54、以所述輔助分支結構作為基體，按照步驟S3獲得的成形路徑，采用激光連續(xù)加載的方式來加載激光，先成形所述待成形零件的最底層，獲取所述待成形零件的底層形貌，然后以所述最底層作為新的基體逐層地熔覆疊加，最終成形所述待成形零件；
55、將所述基體分支結構從所述待成形零件上切除，獲得最終的所述待成形零件。
[0009]優(yōu)選地，所述步驟SI與所述步驟S2中，激光加載時分別采用間歇式光加載方式進行加載。
[0010]優(yōu)選地，所述步驟SI與所述步驟S2中，激光加載的加工參數(shù)按照單點熔覆試驗獲得。
[0011]進一步地，所述的加工參數(shù)包括激光功率、送粉量、離焦量、準直氣大小、單點熔道寬、單點熔道高、單點熔覆堆積提升量。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟SI中，激光加載時激光工作頭豎直向下并垂直于所述基座。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟S4中，激光加載時激光工作頭的軸線垂直于所述輔助分支結構。
[0014]優(yōu)選地，所述待成形零件的最底層呈環(huán)狀，所述輔助分支結構為與所述最底層的環(huán)狀相對應的環(huán)狀結構。
[0015]優(yōu)選地，所述待成形零件的最底層為平面，所述輔助分支結構呈細條狀。
[0016]進一步地，所述步驟S2中，所述輔助分支結構將所述待成形零件分隔成為相互對稱的兩部分；所述步驟S4中，成形所述最底層時以所述輔助分支結構作為基體，采用對稱連續(xù)熔覆的方式成形獲取所述最底層。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟S3在步驟S1、S2之前完成。
[0018]由于上述技術方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點:本發(fā)明中一種無基體無支撐零件激光熔覆自由成形方法，其基于連續(xù)光加載方式和中空激光技術，提出了間歇式光加載方式來熔覆成形纖細狀的分支結構，并以該分支結構作為基體熔覆成形待成形零件的最底層，然后以該最底層作為新的基體，采用一般的快速成形方法成形獲得所需零件。成形完畢后只需沿纖細狀分支結構與成形零件相結合的位置處切割即可將成形零件分離下來，操作十分簡單、快速。采用該種成形方法，可在不同角度位置下的工作臺上成形零件，擴大了激光熔覆成形的工作范圍。
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【附圖說明】
[0020]附圖1為本發(fā)明的成形方法的流程示意圖；
附圖2為本發(fā)明一具體實施例中基體分支結構成形示意圖；
附圖3為附圖2的實施例中輔助分支結構成形示意圖；
附圖4為附圖2的實施例中成形待成形零件最底層的示意圖；
附圖5為附圖2的實施例中待成形零件最底層成形完畢后的示意圖。
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【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和具體的實施例來對本發(fā)明的技術方案作進一步的闡述。
[0023]實施例1
參見圖1至圖5所示，一種無基體無支撐零件激光熔覆自由成形方法，本實施例中待成形的零件為底面為平面的零件。
[0024]該成形方法包括如下步驟:
S1、成形基體分支結構I。在工作臺的基座10上沿豎直方向加載激光，從而在基座10上形成沿豎直方向延伸的纖細狀結構作為基體分支結構I。激光加載的過程中，激光工作頭20豎直向下并垂直于基座10，如圖2所示。
[0025]S2、成形輔助分支結構2。如圖3所示，根據(jù)待成形零件的底面結構來調(diào)整激光加載方向，并以基體分支結構I的頂點作為起點來加載激光，從而形成另一纖細狀結構作為輔助分支結構2，該輔助分支結構2位于待成形零件的底面上。本實施例中，待成形零件的底面為一平面結構，因此該輔助分支結構2可設置為條狀，此處為直線條狀。由于待成形零件的底面垂直于基體分支結構1，激光工作頭20旋轉90°后，以基體分支結構I的頂點作為起點，沿水平方向掃描而成形輔助分支結構2。
[0026]在上述步驟SI與步驟S2中，激光加載時采用間歇式光加載方式，這樣可以為熔池凝固留有充足時間，待單點冷凝后激光工作頭提升熔覆下一點，直至達到設定尺寸。激光熔覆時的加工參數(shù)可事先按照單點熔覆試驗獲得，即經(jīng)過多次單點熔覆實現(xiàn)獲取最優(yōu)參數(shù)作為加工參數(shù)。涉及的加工參數(shù)包括:激光功率(KW)、送粉量(g/min)、離焦