CN100471997C - 控制激光金属成形硬质层的显微结构的方法 - Google Patents

控制激光金属成形硬质层的显微结构的方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种用受控激光金属成形工艺施加涂层(12)的方法。在制品(1)上移动具有特定功率的光源和信号俘获装置，以在制品(1)的表面(5)上局部形成将注入涂覆粉末(8)的熔池(7)。从熔池(7)俘获一光信号(13)，被监测到的光信号(13)被用来确定熔池(7)的温度和温度波动。此外，还使用一控制系统(16)调整至少一个工艺参数例如光源的功率，以获得期望的熔池特性。随后熔池(7)凝固。对显微结构的高度控制为产生具有最佳耐磨性能的激光金属成形硬质层(12)提供了一种高效的手段。

Description

控制激光金属成形硬质层的显微结构的方法
技术领域
本发明涉及一种利用激光金属成形工艺在制品表面上施加激光金属成形硬质层的方法，它容许对显微结构保持高度的控制。它为生成具有最佳耐磨性的激光金属成形硬质层提供了一种高效的手段。
背景技术
近年来，激光金属成形(LMF)已经被引入工业制造中。激光金属成形是一种用大功率激光器将金属粉末或金属丝的汇聚流局部熔融到基底上的工艺。通过这种方式，可以将材料添加到下层部件上。该方法适于受控材料构造，且激光产生部件的特征是通常无孔的致密微结构。
激光金属成形由于其在修补局部破坏或磨损零件方面的诱人潜力，近来已被用于超级(耐热)合金零件的工业制造。实际上，可以在预定位置选择性地添加材料以及重建零件的全部功能。显然，激光修补技术对于易受局部损坏或局部机械磨损的昂贵零件的修复尤其有吸引力。涡轮或压缩机零件如叶片(blade)和翼片(vane)就是典型的例子。
在激光金属成形时，基底材料被局部熔融，利用适当的粉末(或金属丝)输送机构将粉末(或金属丝)注入熔池。在一定的相互作用时间(由激光焦点的尺寸和激光与基底之间的相对运动决定)之后，熔融材料的重新凝固导致材料构造在基底上。
迄今为止，已经公开了若干激光金属成形工艺的专利。在EP-A1-0558 870、DE-C1-199 49 972、DE-C1-198 53 733、US-A-5,873,960、US-A-5,622,638或US-A-4 323,756中描述了其基本原理。
外延材料构造在防护涂层中的应用已被US-A-6,277,500所报道，在US-A-6,024,792、EP-A1-0 740 977、WO 95/35396或US-A-5,914,059中描述了在生成和修复单晶零件中的应用，除US-A-6,024,792之外，这些专利均没有提到来自熔池的温度信息对于获得期望的显微结构的重要性。US-A-6,024,792指出，为在基底上获得外延生长，激光功率必须调整到可达到足够的温度梯度G和凝固速度Vs，但是，它并没有提出自动控制激光功率以获得可产生最佳硬度或耐磨性能的特定显微结构或避免熔池对流的方法。
另一专利申请WO 95/06540建议在超级合金制品的交互激光焊接中使用高温计来测量基底预热温度。
采集来自熔池的光信号也在US-A-6,122,564中做了描述。在此专利中，反馈控制器上连接一光学监控系统，以根据所给出的在先沉积物的高度来调整材料的沉积速率。
在US-A-6,311,099中提出了一种使用来自交互作用区域的光信号来调节激光焊接参数的仪器。在此专利中，光信号由源自焊接熔池的近红外线辐射产生。用CCD摄像机探测所述辐射，并对其进行处理，以获得有关熔池物理尺寸的信息。
在先的发明并没有将金属成形工艺与这种高度工艺控制相结合。一些表面类似的专利，如US-A-4,212,900、US-A-4,750,947、US-A-4,015,100并没有利用相同的LMF工艺，因此具有如US-A-5,659,479所公开的需要两步涂覆-熔融工艺或没有结合涂层材料的添加等缺点。
利用了粉末和激光束的结合的专利如US-A-4,644,127、US-A-4,981,716、US-A-5,208,431或US-A-5,889,254的目的并不在于在工艺过程中监控熔融条件，因此不能达到可比的工艺控制程度。解释粉末基硬质涂层的激光沉积的US-A-5,449,536并未打算熔融工件，而是依赖受热粉末微粒的结块来产生涂层。一些在先研究使用了类似的同轴激光/高温计信号排列(参见US-A-5,486,667)。但是，在这种情况下，该应用涉及激光切割和加工，而且，高温计监控等离子体流而不是熔池；在只利用了传导加热方式的本发明中，根本没有等离子体流。在US-A-5,985,056中，使用了一个连续反馈系统来监控“测量参数”和控制激光束功率。但是，如果用于此情形下，高温计信号只测量主体工件温度，而非熔池温度，而且工艺光的光谱测量并没有被用来监控熔池温度。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种在制品表面上形成具有显微结构特性的耐磨层例如涂层或主体部分的方法，其可以通过设定影响最大的工艺参数如熔池的温度很容易进行控制。
本发明提出了一种利用受控激光金属成形工艺在制品表面上施加激光金属成形硬质层涂层的方法，该方法包括以下步骤：
(a)彼此相对地移动光源和信号俘获装置以及制品，从而
(b)利用具有特定功率的光源局部熔融该制品的表面，以形成熔池，
(c)通过喷嘴将粉末与运载气体一起注入熔池中，其中粉末包含碳化物和金属粉末或嵌入基体相中的硬质颗粒的混合物，
(d)用信号俘装置俘获来自熔池的光信号，
(e)用监测到的光信号确定作为熔池的特性的温度和温度波动，
(f)将由光信号获得的熔池的温度和温度波动信息用于一控制系统内的反馈电路中，以调整以下工艺参数中的一个或其组合：光源功率、光源与制品之间的相对速度、添加的涂层材料和/或运载气体的质量进料速率、喷嘴与制品之间的距离以及喷嘴对制品的角度，以获得所期望的熔池特性，以及随后
(g)调整工艺参数，以使所得到的熔池特性可避免熔池中发生不期望的对流，
(h)该光源功率控制由一控制器进行，该控制器具有与用于控制系统内的主工艺控制器中的处理器不同的处理器，
(i)使熔池凝固。
这提高了制造过程的可靠性并使得涂层显微结构就其耐磨(或其它)性能而言达到最佳化。本发明还展现了仍依靠相同的硬件设备和相同的涂料来制造功能分级涂层(在单个零件的不同区域具有不同指定性能的涂层)的可能性。而且，利用本发明的方法还可以形成制品的主体部分或成批块体部件。
涂层粉末可以由多种金属或非金属组分组成，其可作为机械混合物或者通过利用多组分烧结结块或涂覆粉粒引入。对于后者，致密涂层或结块材料的主要组分是镍(Ni)或钴(Co)。一个典型的例子是作为硬质颗粒分散在镍-铬基体中的WC、CrC或Cr3C2。也可以使用碳化物与金属粉末如WC、CrC、Cr3C2和NiCr的混合物。这种耐磨耐蚀性涂层被施加到涡轮或压缩机叶片上，以降低叶片相对引擎壳体内径的磨损。
在高温处理期间，粉末中的一部分初始碳化铬成分溶入基体材料；在随后的冷却期间，此材料在剩余的初始碳化物中进行了碳化物二次分配。最终的显微结构(显微组织)由基体、大的一次碳化物和较细小的二次碳化物组成。碳化物的溶解程度和随后的冷却速率决定着一次和二次碳化物的相对比例和特征显微结构。
特别是包括耐磨性能的涂层性能被碳化物分配的变化改变了。在生成最优化的涂层的过程中，为选择最佳的显微结构，便需要对影响最大的工艺参数进行一定的控制。如本发明中所提出，测量熔池温度既提供了一种有用的区别一组条件的措施，且如果实施可能的实时激光控制时，又使得可以在规定的熔池温度下制造涂层。
通过使用在线监控系统和对至少一个工艺参数如激光功率进行自动反馈控制，可以确定和保持最佳工艺条件。除激光功率之外，还可以控制其它工艺参数，如激光束与基底的相对速度、运载气体流量、添加材料的质量进料速率、进料器喷嘴与制品之间的距离以及进料器喷嘴对制品的角度。在本发明的一实施例中，针对涂层中的不同层或针对涂层中同一层的不同部分改变工艺参数。本方法还有利于涂覆三维(3D)对象。
优选使用纤维耦合的高功率二极管激光器作为光源。本发明的方法在专用激光/粉末头中结合了激光功率输出、材料供应和工艺过程监控。使用此装置，粉末注入可以与来自熔池的俘获光信号的锥体同心，或者来自熔池的俘获光信号的锥体可以与光源聚焦锥体同心。借助于一个分色镜或二向色反射镜(dichroitic mirror)，来自熔池的红外(IR)辐射通过被用于激光聚焦的同一光学器件聚集。分色镜传送激光并反射工艺光，或反之。
来自熔池的过程信号可以耦合到高温计或另一个纤维-耦合探测器上。为此，应当选择监控系统的光学性能，以使测量点小于熔池并位于熔池的中心。根据本发明的一优选实施例，光信号是使用单根光纤、成像纤维束或配有适当滤光器的电荷耦合装置(CCD)摄象机从激光焦点的中心和附近俘获的。此信息被用于确定单个点或同时确定在熔池中央和附近的几个点的温度。
激光功率的在线反馈控制通过一独立微处理器与主工艺控制分离。这使得可以实时地、即独立于控制系统地进行更快的并行处理。
在另一实施例中，对来自熔池的光信号的后处理被用于质量管理：
对测量数据的分析使得可以对工艺参数进行最佳化，以获得期望的显微结构。对监控信号的记录还可用于存档目的以及用于确保始终一致的产品质量。
此外，可商购的具有提高的功能性的专用软件工具也可用于控制系统的实现。由此，可以实现短循环时间和先进的PID控制特征如增益安排(gain scheduling)。
附图说明
在附图中示出了本发明的优选实施例，其中：
图1示出了一燃气涡轮叶片；
图2示出了用来实施本发明的一装置；
图3示出了用来实施本发明的总体控制系统；
图4示出了以16mm sec-1(毫米/秒)的扫描速度在1650℃的熔池温度下制造的LMF Cr3C2/Ni-Cr涂层的反向散射电子(BSE)图像；
图5示出了以16mm sec-1的扫描速度在1760℃的熔池温度下制造的LMF Cr3C2/Ni-Cr涂层的反向散射电子图像；
图6示出了以16mm sec-1的扫描速度在1930℃的熔池温度下制造的LMF Cr3C2/Ni-Cr涂层的反向散射电子图像；
图7示出了比较以16mm sec-1的扫描速度分别在1650℃、1760℃、1930℃下制造的LMF Cr3C2/Ni-Cr涂层的维氏显微硬度分布的三条曲线。
附图中仅仅显示了本发明的主要部件。在不同附图中，相同的元件以相同的标号表示。
具体实施方式
图1显示了一个单晶(SX)或定向凝固(DS)制品1，例如燃气涡轮发动机的叶片或翼片，该燃气涡轮叶片包括根部2、平台3和叶片4，并具有带涂层12的表面5。制品1可以例如由镍基或钴基超耐热合金(super alloy)制成。制造所述SX或DS制品的熔模铸造方法可以例如从现有技术US-A-4，96,501、US-A-3,690,367或EP-A1-0 749 790中获知。这些制品1通常由镍基或钴基超耐热合金制造。但是，对于本发明来说，制品1也可以是钢制的压缩机叶片。
这里所公开的方法可以用来涂覆制品1的基底材料。这提高了制造过程的可靠性，并使得涂层显微结构就其耐磨(或其它)性能而言达到最佳化。本发明还展现了依靠相同的硬件设备和相同的涂料来制造功能分级涂层12(在单个零件的不同区域具有不同指定性能的涂层12)的可能性。而且，用本发明的方法还可以形成制品1的成批部件。
涂层粉末可以由多种金属或非金属组分组成，并可作为机械混合物或者通过利用多组分烧结结块或涂覆粉粒引入。对于后者，致密涂层或结块材料的主要组分是Ni或Co。一个典型的例子是分散在镍-铬基体中的Cr3C2硬质颗粒。也可以使用碳化物如WC、CrC、Cr3C2与NiCr和金属粉末的混合物。另一种可能是烧结结块或致密涂覆的碳化物粉末。这种耐磨耐蚀涂层12被施加到涡轮或压缩机叶片上，以降低叶片相对引擎壳体内径的磨损。
在高温处理期间，粉末中的一部分初始碳化铬成分溶入基体材料；在随后的冷却期间，此材料在剩余的初始碳化物中进行了碳化物二次分配。最终的显微结构是由基体、大的一次碳化物和较细小的二次碳化物组成。碳化物溶解的程度和随后的冷却速率决定着一次和二次碳化物的相对比例和特征显微结构。
包括特别是耐磨性能的涂层12的性能被碳化物分配的变化改变了。在生成最优化涂层12的过程中，为选择最佳的显微结构，便需要对影响最大的工艺参数具有一定程度的控制。如本发明所提出，测量熔池温度既提供了一种有用的区别一组条件的措施，且如果实施可能的实时激光控制，则使得可以在特定的熔池温度下制造涂层12。
优选使用大功率激光器如CO2激光器、(纤维耦合)Nd-YAG激光器或(纤维耦合)大功率二极管激光器作为能量源。激光辐射可以聚焦到小光点，并且可以很容易地进行调整，这使得能够精确控制输入材料的能量。
图2显示了用于根据本发明的在制品1的表面5上的受控激光金属成形的装置的一个例子。激光束6在制品1的表面5上移动(或制品1相对于激光束移动)，从而局部熔融表面5，以形成熔池7。对于涂覆或其它激光金属成形应用而言，材料通过带有喷嘴10a的进料器10与运载气体9一起以粉末8的射流的形式或以丝线的形式添加到熔池7中。从熔池7连续俘获光信号13，并用于确定熔池7的特性，如温度、温度波动以及存在的温度梯度。通过该本涂敷方法，可以施加一个多重或多层涂层12。因此，可以针对涂层12中的不同层或针对涂层12中同一层的不同部分改变工艺参数。本方法还有助于涂覆三维(3D)对象。在一个实施例中，如图2所示，粉末8的注射可以与来自熔池7的俘获光信号13的锥体同心。
如图3所示，光信号13的信息可被用于控制系统16内部的反馈电路，以调整工艺参数，例如通过控制器19调整激光功率，以及通过控制器18调整激光束6与基底之间的相对速度、运载气体9的流速、注入粉末8的质量进料速率、喷嘴10a与制品1之间的距离以及喷嘴10a对制品1的角度，以获得所期望的熔池7的特性。接着熔池7凝固，如图2中的标号12所示。
此方法结合了同心进料器10、纤维耦合激光器和具有实时能力的在线监控系统。借助于在线监控系统，确定和保持了最佳工艺条件，以获得期望的显微结构，其中所述期望的显微结构导致了能够产生最佳硬度和耐磨性能的碳化物分布。
如图2所示，这种新方法在一专用激光/粉末头中结合了激光功率输出、材料供应和工艺过程监控。借助于一个分色镜14，来自熔池7的红外(IR)辐射通过被用于激光聚焦的相同光学器件聚集。分色镜14传送激光并反射光信号13的工艺光，或反之。
来自熔池7的光信号13与高温计15或另一个纤维耦合探测器耦合，从而使得可以在线确定熔池的温度。为此，应当选择监控系统的光学性质，以使测量点小于熔池并位于熔池的中心。在根据本发明的另一实施例中，光信号13使用成像光纤束或配有适当滤光器的电荷耦合装置(CCD)摄象机从激光焦点的中心和附近俘获。此信息被用于确定单个点或同时确定在熔池的中央和附近的若干位置的温度。
来自熔池7的俘获光信号13的锥体可以与激光聚焦锥体同心。这种布置的对称性保证了激光-粉末的交互作用在复杂形状零件上移动时不会改变。这导致了始终一致的高质量工艺。
图3显示了用来实施本发明的总体控制系统16。除主工艺控制器16之外，还提供了一个用来控制进料器10和整个装置的控制器18以及一个用来控制激光器的控制器19。温度信息被用于调整工艺参数，如激光功率、激光束6与基底之间的相对速度、粉末8与运载气体9或注入丝的进料量、喷嘴10a与制品1之间的距离以及喷嘴10a对制品1的角度。通过控制器19实现的这种激光功率自动反馈使得可以确立起一个适合获得期望的显微结构的温度场。此外，监测到的来自熔池7的光信号13可以探测到马兰格尼对流(marangoni convection)的开始。避免熔池7中发生马兰格尼对流能够降低熔融材料凝固过程中产生热撕裂缺陷的风险。
如图3所示，激光功率的在线反馈控制器19通过一个单独的微处理器与主工艺控制器17分离。这使得可以实时、即独立于控制系统地进行更快的并行处理。
在另一实施例中，对来自熔池的光信号13的后处理被用于质量管理：对测量数据的分析使得可以对工艺参数进行最佳化，以获得期望的显微结构。对监控信号的记录还可用于存档目的以及确保始终一致的产品质量。
此外，可商购的具有提高功能性的专用软件工具(例如LabView RT)也可用于控制系统的实现。从而可以实现小于10ms的循环时间和先进的PID控制特征例如增益安排，其意味着可在预先确定的各温度间隔中使用不同组的PID参数。
例子
下面是本发明的一个例子，并给出了在涂层中观察到的显微结构的说明，其中所述涂层由按重量计包含75％(Cr3C2)和25％(80％Ni-20％Cr合金)的机械粉末混合物在MARM-247基底上形成。
图4-6比较了LMF涂层的显微结构：均采用16mm sec-1的扫描速度，
但分别使用1650℃(图4)、1760℃(图5)和1930℃(图6)的不同熔
池温度。三种可见相是基体、一次和二次表现形式的Cr3C2、以及少量的第三相-致密相。按重量计，基体相包括约65％的Ni、25％的Cr、以及余量的Al、W和Co。这与80％的Ni、20％的Cr基体合金在用碳化铬和用最显著的MarM-247合金添加剂处理期间变得进一步合金化一致。较大且稍微多孔的一次Cr3C2保持其原始化学计量不变。在二次碳化铬中发现了主要的MarM-247合金元素W和Co。在反向散射电子(BSE)图像中，第三相的高亮度可以用其显著的W和Co含量来解释。它被认为是μ或η相，并在未经处理的基底材料中也能观察到。
与所述三种LMF条件相关的显微硬度曲线如图7所示。硬度高于1200Hv的峰值指示了大的一次碳化物颗粒，它们出现于较低的1650℃和1760℃两个温度下的LMF涂层中。远小于典型的凹入横截面(图4)，二次碳化物并非个别溶解，而是被发现将基底或基体的硬度从大约400Hv提高到600-1000Hv。
由于处理温度被提高，二次碳化物的增长强化了一次碳化物周围的基体材料；随着这些一次碳化物在熔池中的溶解逐渐显著，它们在尺寸和数量上同时降低。因此，在较高的1760℃和1930℃ LMF时生成了更均匀的硬质涂层。在最高的1930℃ LMF时，熔池溶解或熔化(Tm Cr3C2＝1920℃)所有的一次碳化物，以至于现在只有二次碳化物促进硬化，且硬度曲线中不再包含任何突出峰。
附图标记
1 制品，例如燃气涡轮的叶片或翼片
2 根部
3 平台
4 叶片
5 制品1的表面
6 激光束
7 熔池
8 粉末
9 运载气体
10 进料器
10a 喷嘴
11 运动方向
12 凝固材料，涂层
13 光信号
14 分色镜
15 高温计
16 控制系统
17 主工艺控制
18 进料器10和喷嘴10a的控制器
19 激光器6的控制器

Claims (24)

1.一种利用受控激光金属成形工艺在制品(1)的表面(5)上施加激光金属成形硬质层的方法，该方法包括以下步骤：
(a)彼此相对地移动光源和信号俘获装置以及制品(1)，从而
(b)利用具有特定功率的光源局部熔融该制品(1)的表面(5)，以形成熔池(7)，
(c)通过喷嘴(10a)将粉末(8)与运载气体(9)一起注入熔池(7)中，其中粉末(8)包含碳化物和金属粉末或嵌入基体相中的硬质颗粒的混合物，
(d)用信号俘获装置俘获来自熔池(7)的光信号(13)，
(e)用监测到的光信号(13)确定作为熔池(7)的特性的温度和温度波动，
(f)将由光信号(13)获得的熔池(7)的温度和温度波动信息用于一控制系统(16)内的反馈电路中，以调整以下工艺参数中的一个或其组合：光源功率、光源与制品(1)之间的相对速度、添加的涂层材料和/或运载气体(9)的质量进料速率、喷嘴(10a)与制品(1)之间的距离以及喷嘴(10a)对制品(1)的角度，以获得所期望的熔池特性，以及随后
(g)调整工艺参数，以使所得到的熔池特性可避免熔池(7)中发生不期望的对流，
(h)该光源功率控制由一控制器(19)进行，该控制器(19)具有与用于控制系统(16)内的主工艺控制器(17)中的处理器不同的处理器，
(i)使熔池(7)凝固。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，固体硬质颗粒被熔融的基体材料溶解和/或该硬质颗粒在足以引起其与基体材料熔合的熔融温度下溶解。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，弥散于镍-钴基体中的WC、CrC或Cr3C2硬质颗粒被注入熔池(7)中。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，WC、CrC、Cr3C2和NiCr粉末的混合物被注入熔池(7)中。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，烧结结块或致密涂覆的碳化物粉末被注入熔池(7)中，且其中该致密涂覆或结块材料的主要成分为Ni或Cr。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该制品(1)由单晶(SX)或定向凝固(DS)显微结构组成，该方法包括调整熔池性能以获得制品(1)的基体材料的外延再结晶的步骤。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该光源相对于该制品(1)移动或该制品(1)相对于该光源移动。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，涂覆过程中的热输入被控制。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在制品(1)的表面(5)上产生一涂层(12)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在制品(1)的表面(5)上产生一多重或多层涂层(12)。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，针对涂层(12)的不同层或涂层(12)的同一层的不同部分改变工艺参数。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过该方法形成该制品(1)的主体部分。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括实时操作光源功率控制器(19)的步骤。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用增益安排来预先确定控制系统(16)中的PID控制参数。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对来自熔池(7)的光信号(13)进行后处理，以用于质量控制、工艺参数最优化和/或工艺存档。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，来自熔池(7)的俘获光信号(13)被输入高温计(15)。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，包括从熔池(7)的中央的一区域俘获光信号(13)的步骤，从而使高温计(15)的测量点小于光源点。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括用纤维耦合探测器俘获光信号(13)的步骤。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(a)从光源聚集点的中央和附近俘获光信号(13)，
(b)用光纤、成像纤维束或CCD摄像机俘获光信号(13)，以及
(c)用光信号(13)确定位于熔池(7)的中央和附近的若干位置的温度。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，粉末(8)的注入与来自熔池(7)的俘获光信号(13)的锥体同心。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，来自熔池(7)的俘获光信号(13)的锥体与光源汇聚锥体同心。
22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括使用分色镜(14)的步骤，该分色镜(14)传输来自光源的光并反射光信号(13)的光或反之。
23.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括使用纤维耦合大功率二极管激光器作为光源的步骤。
24.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，制品(1)为由镍或钴基超耐热合金或者由钢制成的燃气涡轮或压缩机零件。
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DE (1) DE60334110D1 (zh)
WO (1) WO2004022816A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108441856A (zh) * 2018-03-26 2018-08-24 燕山大学 一种层冷辊的激光合金化方法
CN110603119A (zh) * 2018-04-12 2019-12-20 三菱电机株式会社 附加制造装置、附加制造系统及附加制造方法

Families Citing this family (89)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1340583A1 (en) * 2002-02-20 2003-09-03 ALSTOM (Switzerland) Ltd Method of controlled remelting of or laser metal forming on the surface of an article
DE102004042492A1 (de) * 2004-08-31 2006-03-09 WINKLER + DüNNEBIER AG Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Schneid- oder Prägewalze mittels Laserauftragsschweißen
DE102004057799B4 (de) * 2004-11-30 2015-05-07 Precitec Kg Verfahren und Vorrichtung zum Regeln eines Pulverbeschichtungsprozesses
JP4058448B2 (ja) * 2005-12-26 2008-03-12 宗春 沓名 レーザピーニング処理方法及びレーザ吸収粉体層シート
JP2007169754A (ja) * 2005-12-26 2007-07-05 Muneharu Kutsuna 表面処理方法、レーザ吸収粉体層シート及びレーザピーニング用粉体スプレー
SG134184A1 (en) * 2006-01-16 2007-08-29 United Technologies Corp Chordwidth restoration of a trailing edge of a turbine airfoil by laser clad
US7951412B2 (en) * 2006-06-07 2011-05-31 Medicinelodge Inc. Laser based metal deposition (LBMD) of antimicrobials to implant surfaces
CN100587428C (zh) * 2006-09-13 2010-02-03 中国科学院沈阳自动化研究所 金属粉末激光成形过程中温度场检测方法及其系统装置
ITPR20060087A1 (it) * 2006-10-05 2008-04-06 Turbocoating S P A Metodologia per realizzare ricoprimenti per barriera termica, ricoprimenti e struttura ottenuta e componenti cosi' rivestiti
US20090026175A1 (en) * 2007-07-26 2009-01-29 Honeywell International, Inc. Ion fusion formation process for large scale three-dimensional fabrication
US8505414B2 (en) * 2008-06-23 2013-08-13 Stanley Black & Decker, Inc. Method of manufacturing a blade
DE102008057309B3 (de) 2008-11-13 2009-12-03 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren und Laserbearbeitungsmaschine zum Ermitteln einer Dejustage einer Pulverzufuhrdüse der Laserbearbeitungsmaschine
DE102009004661A1 (de) * 2009-01-12 2010-07-15 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Vorrichtung zur Reparatur der Schaufeln von BLISK-Trommeln mittels Laserstrahlauftragsschweißen
WO2010138451A2 (en) * 2009-05-27 2010-12-02 Corning Incorporated Laser scoring of glass at elevated temperatures
US8932510B2 (en) * 2009-08-28 2015-01-13 Corning Incorporated Methods for laser cutting glass substrates
DE102009051823A1 (de) * 2009-11-04 2011-05-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Einkristallines Schweißen von direktional verfestigten Werkstoffen
US8946590B2 (en) 2009-11-30 2015-02-03 Corning Incorporated Methods for laser scribing and separating glass substrates
US10119195B2 (en) 2009-12-04 2018-11-06 The Regents Of The University Of Michigan Multichannel cold spray apparatus
US9481933B2 (en) * 2009-12-04 2016-11-01 The Regents Of The University Of Michigan Coaxial laser assisted cold spray nozzle
US8378248B2 (en) * 2010-05-21 2013-02-19 General Electric Company System and method for heat treating a weld joint
DE202010010771U1 (de) 2010-07-28 2011-11-14 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Laserschmelzvorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Bauteils
US8720228B2 (en) * 2010-08-31 2014-05-13 Corning Incorporated Methods of separating strengthened glass substrates
US8769833B2 (en) 2010-09-10 2014-07-08 Stanley Black & Decker, Inc. Utility knife blade
GB201017958D0 (en) * 2010-10-23 2010-12-08 Rolls Royce Plc Method for beam welding on components
CN102154643B (zh) * 2011-05-17 2014-06-04 江苏共昌轧辊股份有限公司 激光快速成形修复复合轧辊方法
DE102012221218A1 (de) 2011-11-22 2013-05-23 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Vorrichtung zur Qualitätssicherung von mittels Laserstrahlbearbeitung hergestellten Produkten
US8677783B2 (en) * 2011-11-28 2014-03-25 Corning Incorporated Method for low energy separation of a glass ribbon
JP2013119098A (ja) * 2011-12-07 2013-06-17 Hitachi Ltd レーザ肉盛装置とレーザ肉盛方法
WO2013087515A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 Alstom Technology Ltd Method for additively manufacturing an article made of a difficult-to-weld material
CN103194749A (zh) * 2012-01-09 2013-07-10 沈阳大陆激光成套设备有限公司 一种制备输送辊道表面抗热耐磨合金涂层的方法
US9938180B2 (en) 2012-06-05 2018-04-10 Corning Incorporated Methods of cutting glass using a laser
US9289854B2 (en) * 2012-09-12 2016-03-22 Siemens Energy, Inc. Automated superalloy laser cladding with 3D imaging weld path control
US9610653B2 (en) 2012-09-21 2017-04-04 Electro Scientific Industries, Inc. Method and apparatus for separation of workpieces and articles produced thereby
DE102012217685A1 (de) 2012-09-28 2014-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Beschichten durch thermisches Spritzen mit geneigtem Partikelstrahl
JP6342912B2 (ja) * 2012-11-08 2018-06-13 ディーディーエム システムズ， インコーポレイテッド 金属構成要素の加法的製造および修復
EP2737965A1 (en) * 2012-12-01 2014-06-04 Alstom Technology Ltd Method for manufacturing a metallic component by additive laser manufacturing
US10315275B2 (en) * 2013-01-24 2019-06-11 Wisconsin Alumni Research Foundation Reducing surface asperities
US20150027993A1 (en) * 2013-07-29 2015-01-29 Siemens Energy, Inc. Flux for laser welding
WO2014143243A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Shuck Quinlan Y Variable working distance for deposition
EP2969383B2 (en) 2013-03-15 2021-07-07 Rolls-Royce Corporation Repair of gas turbine engine components
EP2781616A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-24 ALSTOM Technology Ltd Method for coating a component of a turbomachine and coated component for a turbomachine
EP2789597B1 (en) 2013-04-12 2017-11-15 Ansaldo Energia IP UK Limited Method for obtaining a configuration for joining a ceramic thermal insulating material to a metallic structure
US10697303B2 (en) 2013-04-23 2020-06-30 United Technologies Corporation Internally damped airfoiled component and method
CN103290177A (zh) * 2013-06-15 2013-09-11 江苏和昊激光科技有限公司 全自动高能激光表面硬化系统
EP2815823A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 Alstom Technology Ltd Method for producing a three-dimensional article and article produced with such a method
US20150030871A1 (en) * 2013-07-26 2015-01-29 Gerald J. Bruck Functionally graded thermal barrier coating system
US10821508B2 (en) 2013-08-15 2020-11-03 General Electric Company System and methods for enhancing the build parameters of a component
DE102013217598A1 (de) * 2013-09-04 2015-03-05 MTU Aero Engines AG Vorrichtung zur Laser-Materialbearbeitung
CN103668461A (zh) * 2013-09-21 2014-03-26 北京工业大学 一种镍基超合金Rene80定向生长柱晶及单晶合金制备及零部件制造方法
CN103710702B (zh) * 2013-09-23 2017-01-25 浙江大学宁波理工学院 一种破碎锤头表面激光陶瓷熔注仿生强化方法
US10124531B2 (en) 2013-12-30 2018-11-13 Ut-Battelle, Llc Rapid non-contact energy transfer for additive manufacturing driven high intensity electromagnetic fields
JP6320123B2 (ja) 2014-03-31 2018-05-09 三菱重工業株式会社 三次元積層装置及び三次元積層方法
DE102014206302A1 (de) * 2014-04-02 2015-10-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Schweißen
US20170021456A1 (en) * 2014-04-10 2017-01-26 Ge Avio S.R.L. Process for forming a component by means of additive manufacturing, and powder dispensing device for carrying out such a process
US9650537B2 (en) 2014-04-14 2017-05-16 Ut-Battelle, Llc Reactive polymer fused deposition manufacturing
US9925715B2 (en) 2014-06-30 2018-03-27 General Electric Company Systems and methods for monitoring a melt pool using a dedicated scanning device
US20170197330A1 (en) * 2014-08-07 2017-07-13 Halliburton Energy Services, Inc. Method of Making Objects Including One or More Carbides
DE102015110264A1 (de) * 2015-06-25 2016-12-29 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zur generativen Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts
FR3046370B1 (fr) * 2015-12-31 2018-02-16 Ecole Centrale De Nantes Procede et systeme pour le reglage d'un dispositif de fabrication additive
GB201600645D0 (en) * 2016-01-13 2016-02-24 Rolls Royce Plc Improvements in additive layer manufacturing methods
US11148319B2 (en) 2016-01-29 2021-10-19 Seurat Technologies, Inc. Additive manufacturing, bond modifying system and method
US10610931B2 (en) 2016-02-16 2020-04-07 Board Of Regents, The University Of Texas System Method and system for producing functionally graded structures in powder bed fusion processing
DE102016110593A1 (de) * 2016-06-08 2017-12-14 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Objekte durch selektives Verfestigen eines schichtweise aufgebrachten Aufbaumaterials
DE102016211935B4 (de) * 2016-06-30 2019-06-06 Sauer Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Prozessüberwachung bei einem Auftragschweiß-Verfahren
CN106191384B (zh) * 2016-07-13 2018-02-13 广东工业大学 基于导轨运动的金属板料激光喷丸成形动态自适应装备及方法
US10981331B2 (en) * 2016-10-19 2021-04-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Additive manufacturing
JP6289713B1 (ja) * 2017-06-12 2018-03-07 南海鋼材株式会社 溶接システム及び溶接方法
CN107447214A (zh) * 2017-08-11 2017-12-08 江苏中科大港激光科技有限公司 一种旋挖齿齿体表面强化的激光弥散合金化方法
US20210402474A1 (en) * 2018-04-30 2021-12-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Additive manufacturing of metals
CN108838397B (zh) * 2018-05-03 2021-06-01 苏州大学 一种激光增材制造在线监测方法
CN108856709A (zh) * 2018-05-03 2018-11-23 苏州大学 一种激光增材制造在线监测方法
CN108608119B (zh) * 2018-05-03 2021-04-27 苏州大学 一种激光增材制造在线监测方法
JP6472585B1 (ja) * 2018-07-30 2019-02-20 三菱電機株式会社 積層条件制御装置
US11167375B2 (en) 2018-08-10 2021-11-09 The Research Foundation For The State University Of New York Additive manufacturing processes and additively manufactured products
WO2020142106A1 (en) 2019-01-04 2020-07-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Transmitting and detecting light with optical fiber during sintering
IT201900000995A1 (it) * 2019-01-23 2020-07-23 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Apparecchiatura robotica industriale con generazione di percorso di lavorazione migliorata e metodo per azionare un' apparecchiatura robotica industriale secondo un percorso di lavorazione migliorato
CN110093601B (zh) * 2019-05-31 2021-04-16 山东镭研激光科技有限公司 一种激光熔覆实时测厚及反馈的方法及装置
CN110184599A (zh) * 2019-06-06 2019-08-30 南方科技大学 一种激光送粉熔覆系统及激光送粉熔覆控制方法
JP7221157B2 (ja) * 2019-07-02 2023-02-13 株式会社荏原製作所 Ａｍ装置
EP4013567A4 (en) * 2019-10-22 2023-10-25 Milwaukee Electric Tool Corporation PLATED TOOL AND METHOD FOR MANUFACTURING A PLATED TOOL
US20230158607A1 (en) * 2020-04-22 2023-05-25 Nikon Corporation Processing system
JP2021172863A (ja) * 2020-04-27 2021-11-01 三菱重工業株式会社 造形プロセスの監視方法、積層造形方法、造形プロセスの監視装置及び積層造形装置
CN111733414A (zh) * 2020-07-06 2020-10-02 合肥工业大学 一种双焊枪分步进行熔覆、熔注制备wc颗粒增强金属基复合涂层的方法
KR102350326B1 (ko) 2020-11-24 2022-01-12 한국원자력연구원 금속 코팅 방법 및 이에 의해 형성된 코팅층을 포함하는 금속 부재
CN112517926B (zh) * 2020-11-30 2022-09-27 江苏海宇机械有限公司 一种调控激光熔覆过程中熔池温度梯度的方法
CN112719498B (zh) * 2020-12-30 2022-06-10 长沙理工大学 一种单层钎焊金刚石工具的制备方法与系统
DE102021113757A1 (de) 2021-05-27 2022-12-01 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren und Anlage zum Laserauftragsschweißen
KR102529862B1 (ko) * 2021-09-02 2023-05-04 한국해양대학교 산학협력단 다공성 금속 및 비다공성 금속이 결합된 경량화 부품 제조방법
CN113828915A (zh) * 2021-09-15 2021-12-24 江苏珠峰光电科技有限公司 一种移动式激光加工基站系统及使用方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4015100A (en) * 1974-01-07 1977-03-29 Avco Everett Research Laboratory, Inc. Surface modification

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3690367A (en) * 1968-07-05 1972-09-12 Anadite Inc Apparatus for the restructuring of metals
US4212900A (en) * 1978-08-14 1980-07-15 Serlin Richard A Surface alloying method and apparatus using high energy beam
US4323756A (en) * 1979-10-29 1982-04-06 United Technologies Corporation Method for fabricating articles by sequential layer deposition
US4491719A (en) * 1982-12-20 1985-01-01 General Electric Company Light pattern projector especially for welding
DE3326973A1 (de) 1983-07-27 1985-02-07 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen
US4555610A (en) * 1983-09-13 1985-11-26 Data Card Corporation Laser machining system
IT1179061B (it) * 1984-08-20 1987-09-16 Fiat Auto Spa Procedimento per l'effettuazione di un trattamento su pezzi metallici con l'aggiunta di un materiale d'apporto e con l'impiego di un laser di potenza
US4750947A (en) * 1985-02-01 1988-06-14 Nippon Steel Corporation Method for surface-alloying metal with a high-density energy beam and an alloy metal
JPS6277689U (zh) * 1985-10-29 1987-05-18
JPS62183988A (ja) * 1986-02-07 1987-08-12 Nippon Kokan Kk <Nkk> レ−ザクラツデイング法
GB8800674D0 (en) * 1988-01-13 1988-02-10 Alcan Int Ltd Electrolytic cell for production of metal
SE463213B (sv) * 1988-05-06 1990-10-22 Ibm Svenska Ab Anordning och foerfarande foer att foerse ett metallsubstrat med en stoetbestaendig yta
JPH0783947B2 (ja) * 1990-07-30 1995-09-13 株式会社小松製作所 レーザクラッディング用給粉装置
JPH04120259A (ja) 1990-09-10 1992-04-21 Agency Of Ind Science & Technol レーザ溶射法による機器・部材の製造方法および装置
US5201431A (en) * 1991-06-19 1993-04-13 Joshua Berger Fragrance bottle having removably affixed jewelry timepiece
ATE152946T1 (de) 1992-03-02 1997-05-15 Sulzer Innotec Ag Freiformschweissen von metallstrukturen mit laser
US5449536A (en) * 1992-12-18 1995-09-12 United Technologies Corporation Method for the application of coatings of oxide dispersion strengthened metals by laser powder injection
JPH0758448A (ja) * 1993-08-09 1995-03-03 Mitsubishi Electric Corp レーザーボンディング装置及び方法
US5554837A (en) 1993-09-03 1996-09-10 Chromalloy Gas Turbine Corporation Interactive laser welding at elevated temperatures of superalloy articles
US5427733A (en) * 1993-10-20 1995-06-27 United Technologies Corporation Method for performing temperature-controlled laser sintering
GB9321866D0 (en) * 1993-10-22 1993-12-15 Kinsman Grant Fuzzy logic control of laser welding
US5486667A (en) * 1994-02-28 1996-01-23 General Electric Company Rating module unit for high ampere-rated circuit breaker
US5783318A (en) 1994-06-22 1998-07-21 United Technologies Corporation Repaired nickel based superalloy
US5584663A (en) * 1994-08-15 1996-12-17 General Electric Company Environmentally-resistant turbine blade tip
JP3162254B2 (ja) * 1995-01-17 2001-04-25 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
US5900170A (en) 1995-05-01 1999-05-04 United Technologies Corporation Containerless method of producing crack free metallic articles by energy beam deposition with reduced power density
US5914059A (en) * 1995-05-01 1999-06-22 United Technologies Corporation Method of repairing metallic articles by energy beam deposition with reduced power density
DE19539770A1 (de) 1995-06-20 1997-01-02 Abb Research Ltd Verfahren zur Herstellung eines gerichtet erstarrten Gießkörpers und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
US5837960A (en) * 1995-08-14 1998-11-17 The Regents Of The University Of California Laser production of articles from powders
US5889254A (en) * 1995-11-22 1999-03-30 General Electric Company Method and apparatus for Nd: YAG hardsurfacing
US5961861A (en) * 1996-01-15 1999-10-05 The University Of Tennessee Research Corporation Apparatus for laser alloying induced improvement of surfaces
EP0861927A1 (de) * 1997-02-24 1998-09-02 Sulzer Innotec Ag Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Strukturen
DE19716293C2 (de) * 1997-04-18 2000-07-13 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur Regelung der Fokuslage beim Laserstrahlschweißen
CA2207579A1 (fr) * 1997-05-28 1998-11-28 Paul Caron Piece frittee a surface anti-abrasive et procede pour sa realisation
US6122564A (en) * 1998-06-30 2000-09-19 Koch; Justin Apparatus and methods for monitoring and controlling multi-layer laser cladding
EP1001055B1 (en) * 1998-11-10 2004-02-25 ALSTOM Technology Ltd Gas turbine component
DE19853733C1 (de) * 1998-11-23 2000-02-24 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur lokal gezielten Wärmebehandlung von Werkstückoberflächen
JP3817949B2 (ja) * 1999-01-28 2006-09-06 スズキ株式会社 レーザ溶接における溶接温度制御方法
US6580959B1 (en) * 1999-03-11 2003-06-17 Precision Optical Manufacturing (Pom) System and method for remote direct material deposition
US6459951B1 (en) * 1999-09-10 2002-10-01 Sandia Corporation Direct laser additive fabrication system with image feedback control
US6504127B1 (en) * 1999-09-30 2003-01-07 National Research Council Of Canada Laser consolidation methodology and apparatus for manufacturing precise structures
DE19949972C1 (de) 1999-10-11 2001-02-08 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung von Formkörpern oder zum Auftragen von Beschichtungen
US20020142107A1 (en) * 2000-07-27 2002-10-03 Jyoti Mazumder Fabrication of customized, composite, and alloy-variant components using closed-loop direct metal deposition
DE10060176B4 (de) * 2000-12-04 2008-06-19 Precitec Kg Laserbearbeitungskopf

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4015100A (en) * 1974-01-07 1977-03-29 Avco Everett Research Laboratory, Inc. Surface modification

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108441856A (zh) * 2018-03-26 2018-08-24 燕山大学 一种层冷辊的激光合金化方法
CN110603119A (zh) * 2018-04-12 2019-12-20 三菱电机株式会社 附加制造装置、附加制造系统及附加制造方法
CN110603119B (zh) * 2018-04-12 2021-07-30 三菱电机株式会社 附加制造装置、附加制造系统及附加制造方法

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