CN104827033A - 一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置及方法 - Google Patents

一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104827033A
CN104827033A CN201510175560.5A CN201510175560A CN104827033A CN 104827033 A CN104827033 A CN 104827033A CN 201510175560 A CN201510175560 A CN 201510175560A CN 104827033 A CN104827033 A CN 104827033A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser melting
outer sleeve
melting deposition
coil
hollow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510175560.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104827033B (zh
Inventor
赵剑峰
谢德巧
肖猛
成诚
马智勇
田宗军
沈理达
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201510175560.5A priority Critical patent/CN104827033B/zh
Publication of CN104827033A publication Critical patent/CN104827033A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104827033B publication Critical patent/CN104827033B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明提供了一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置及方法,装置包括外套筒,外套筒内设有中空内椎体,外套筒与中空内椎体之间留有从上往下连续减小的间隙;外套筒外缘上套有集磁器,集磁器上方悬空设有与交流电源连接的线圈。本发明对线圈通入交变电流,产生交变电磁场,再利用集磁器将电磁场集中于尚有余温的成形件上,感应电磁力产生挤压作用,从而降低成形件内部孔隙率,缓解甚至消除成形件拉应力,减少开裂倾向,大大提高激光熔化沉积件的力学性能。

Description

一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置及方法
技术领域
    本发明涉及金属沉积领域,具体是一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置及方法。
背景技术
近年来,激光熔化沉积技术因其大幅度缩减产品开发周期、降低产品研发成本以及最大程度上节约原材料等优势获得广泛关注和快速发展。该技术所具备的超越传统制造技术的超高制件性能、最少的原材料使用以及原材料的循环应用和金属制件的再生等独特的优越性无一不紧密贴合当今绿色制造、循环经济的潮流。然而,激光熔化沉积件也存在着内应力过大、易出现气孔及裂纹等缺陷,这是制约激光熔化沉积技术获得产业化推广的主要因素。特别是沉积件存在的“残余应力”,可导致工件变形,甚至将演化为裂纹等缺陷,一方面大大降低了制件本应有的技术性能指标,更有甚者将会导致制件失效,引发难以预测和控制的安全问题。
为了解决上述问题,研究人员尝试了多种方法,如对激光熔化沉积件进行后续热处理、在激光熔化沉积后施加超声冲击等。在激光熔化沉积后用热处理的方法可以在一定程度上减小熔覆层内部残余应力,却也容易导致晶粒粗大,降低其屈服强度。而使用超声冲击强化激光熔化沉积件,虽能消除部分应力,但去应力效果均一性差,且操作复杂、大大增加了劳动强度,较难实现工业推广。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题,提供了一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置及方法,能够消减残余应力,改善激光熔化沉积金属组织结构及综合力学性能。
本发明提供的装置包括外套筒,外套筒内设有中空内椎体,外套筒与中空内椎体之间留有从上往下连续减小的间隙;外套筒外缘上套有集磁器,集磁器上方悬空设有与交流电源连接的线圈。
外套筒与中空内椎体之间间隙的宽度为0.5-3mm。
所述的线圈由空心铜管绕制而成,线圈与集磁器的间距为1-10mm。
本发明还提供了一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的方法,包括以下步骤:
1)将基体放置于集磁器下方1-5mm处;
2)将金属粉末从中空内锥体与外套筒之间的间隙放入,使其在基体表面汇聚,从中空内椎体中间通过激光,将金属粉末熔化;同时向线圈3通入矩形波交流电,电流为10-100A,频率为1-100Hz;通入交流电时,对线圈3进行水冷。
3)移动基体,使熔化的金属逐渐冷却、凝固,逐段逐层累加,在基体表面形成的激光熔化沉积件。
本发明有益效果在于:
1、激光熔化沉积金属时,对线圈通入交变电流,产生交变电磁场,再利用集磁器将电磁场集中于尚有余温的成形件上,感应电磁力产生挤压作用,从而降低成形件内部孔隙率,缓解甚至消除成形件拉应力,减少开裂倾向,大大提高激光熔化沉积件的力学性能。
2、本发明提供的装置结构紧凑,操作简单,可控性高,且能实现在线增强激光熔化沉积金属件,大大提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明提供的装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置,其结构如图1所示,包括外套筒2,外套筒2内设有中空内椎体4,外套筒2与中空内椎体4之间留有从上往下连续减小的间隙;外套筒2外缘上通过螺纹连接有集磁器5,集磁器5上方设有悬空的与交流电源连接的线圈3。
其中所述的外套筒2与中空内椎体4之间间隙的宽度为0.5-3mm。所述的线圈3由空心铜管绕制而成,线圈3与集磁器5的间距为1-10mm。
本发明提供的电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的方法,包括以下步骤:
1)将基体7放置于集磁器5下方1-5mm处。
2)将金属粉末8从中空内锥体4与外套筒2之间的间隙放入,使其在基体7表面汇聚,从中空内椎体4中间通过激光1,将金属粉末8熔化;同时向线圈3通入矩形波交流电,电流为10-100A,频率为1-100Hz;通入交流电时,对线圈3进行水冷。
3)移动基体,使熔化的金属逐渐冷却、凝固,逐段逐层累加,在基体7表面形成形成低内应力、少孔隙的激光熔化沉积件6。
本发明在激光熔化沉积技术基础上,在同轴送粉喷嘴的外套筒上安装集磁器,集磁器正上方悬空放置螺线形铜线圈。激光熔化沉积金属时,对线圈通入交变电流,产生交变电磁场,再利用集磁器将电磁场集中于尚有余温的成形件上,感应电磁力产生挤压作用,从而降低成形件内部孔隙率,缓解甚至消除成形件拉应力,减少开裂倾向,大大提高激光熔化沉积件的力学性能。此外,本方法所用装置结构紧凑,操作简单,可控性高,且能实现在线增强激光熔化沉积金属件,大大提高了生产效率。
本发明具体应用途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置,其特征在于:包括外套筒(2),外套筒(2)内设有中空内椎体(4),外套筒(2)与中空内椎体(4)之间留有从上往下连续减小的间隙;外套筒(2)外缘上套有集磁器(5),集磁器(5)上方悬空设有与交流电源连接的线圈(3)。
2.根据权利要求1所述的电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置,其特征在于:所述的外套筒(2)与中空内椎体(4)之间间隙的宽度为0.5-3mm。
3.根据权利要求1所述的电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置,其特征在于:所述的线圈(3)由空心铜管绕制而成,线圈(3)与集磁器(5)的间距为1-10mm。
4.一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的方法,其特征在于包括以下步骤:
1)将基体(7)放置于集磁器(5)下方1-5mm处;
2)将金属粉末(8)从中空内锥体(4)与外套筒(2)之间的间隙放入,使其在基体(7)表面汇聚,从中空内椎体(4)中间通过激光(1),将金属粉末(8)熔化;同时向线圈(3)通入矩形波交流电,电流为10-100A,频率为1-100Hz;
3)移动基体(7),使熔化的金属逐渐冷却、凝固,逐段逐层累加,在基体(7)表面形成的激光熔化沉积件(6)。
5.根据权利要求4所述的电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的方法,其特征在于:步骤3)所述的线圈(3)通入交流电时,对线圈(3)进行水冷。
CN201510175560.5A 2015-04-15 2015-04-15 一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置及方法 Active CN104827033B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510175560.5A CN104827033B (zh) 2015-04-15 2015-04-15 一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510175560.5A CN104827033B (zh) 2015-04-15 2015-04-15 一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104827033A true CN104827033A (zh) 2015-08-12
CN104827033B CN104827033B (zh) 2017-10-10

Family

ID=53805432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510175560.5A Active CN104827033B (zh) 2015-04-15 2015-04-15 一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104827033B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105364073A (zh) * 2015-12-21 2016-03-02 西安电子科技大学 基于磁场调控的3d金属打印系统
CN106670462A (zh) * 2017-01-09 2017-05-17 华南农业大学 一种适用于选区激光熔化的带磁场基板和采用该基板的3d打印方法
CN109332701A (zh) * 2018-12-17 2019-02-15 南昌航空大学 一种激光增材制造与修复用送粉喷头
CN109843557A (zh) * 2016-09-22 2019-06-04 南阿拉巴马大学 3d打印的方法和设备
CN110976867A (zh) * 2019-12-25 2020-04-10 华中科技大学 一种电磁冲击复合电弧增材制造的装置及方法
CN111036909A (zh) * 2019-12-30 2020-04-21 哈尔滨理工大学 金属快速成型过程中晶粒组织数值预测方法
US11554414B2 (en) * 2019-07-03 2023-01-17 Shanghai University Laser-solid-forming manufacturing device and method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006046838A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Tesla Co., Ltd. A manufacture method of ndfeb isotropic and anisotropic permanent magnets
CN102179517A (zh) * 2011-04-15 2011-09-14 华中科技大学 一种激光感应复合熔化直接成形方法及装置
US20130300286A1 (en) * 2012-05-09 2013-11-14 Arcam Ab Method and apparatus for generating electron beams
CN103774136A (zh) * 2014-01-10 2014-05-07 沈阳航空航天大学 辅助钛合金激光沉积修复的线圈式电磁搅拌装置
CN104190929A (zh) * 2014-08-26 2014-12-10 丹阳惠达模具材料科技有限公司 一种金属零件在磁场作用下3d打印成形方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006046838A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Tesla Co., Ltd. A manufacture method of ndfeb isotropic and anisotropic permanent magnets
CN102179517A (zh) * 2011-04-15 2011-09-14 华中科技大学 一种激光感应复合熔化直接成形方法及装置
US20130300286A1 (en) * 2012-05-09 2013-11-14 Arcam Ab Method and apparatus for generating electron beams
CN103774136A (zh) * 2014-01-10 2014-05-07 沈阳航空航天大学 辅助钛合金激光沉积修复的线圈式电磁搅拌装置
CN104190929A (zh) * 2014-08-26 2014-12-10 丹阳惠达模具材料科技有限公司 一种金属零件在磁场作用下3d打印成形方法及装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105364073A (zh) * 2015-12-21 2016-03-02 西安电子科技大学 基于磁场调控的3d金属打印系统
CN105364073B (zh) * 2015-12-21 2017-05-10 西安电子科技大学 基于磁场调控的3d金属打印系统及其打印方法
CN109843557A (zh) * 2016-09-22 2019-06-04 南阿拉巴马大学 3d打印的方法和设备
CN113681887A (zh) * 2016-09-22 2021-11-23 南阿拉巴马大学 通过3d打印生产工件的方法及其制备的工件
US11858212B2 (en) 2016-09-22 2024-01-02 University Of South Alabama Method and apparatus for 3D printing
CN106670462A (zh) * 2017-01-09 2017-05-17 华南农业大学 一种适用于选区激光熔化的带磁场基板和采用该基板的3d打印方法
CN106670462B (zh) * 2017-01-09 2018-10-30 华南农业大学 一种适用于选区激光熔化的带磁场基板和采用该基板的3d打印方法
CN109332701A (zh) * 2018-12-17 2019-02-15 南昌航空大学 一种激光增材制造与修复用送粉喷头
US11554414B2 (en) * 2019-07-03 2023-01-17 Shanghai University Laser-solid-forming manufacturing device and method
CN110976867A (zh) * 2019-12-25 2020-04-10 华中科技大学 一种电磁冲击复合电弧增材制造的装置及方法
CN110976867B (zh) * 2019-12-25 2021-04-20 华中科技大学 一种电磁冲击复合电弧增材制造的装置及方法
CN111036909A (zh) * 2019-12-30 2020-04-21 哈尔滨理工大学 金属快速成型过程中晶粒组织数值预测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104827033B (zh) 2017-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104827033A (zh) 一种电磁冲击在线增强激光熔化沉积金属的装置及方法
CN104900300B (zh) 一种铝包钢线及其制造工艺
CN201942732U (zh) 锗区熔提纯设备
CN101665897A (zh) 一种钢丝热镀层厚度的控制方法及设备
CN103151116B (zh) 电缆导体绞线机及导体退火方法
CN203209646U (zh) 双金属复合材料水平连铸加工装置
CN105039659A (zh) 电缆绞线机在线热处理装置
CN202316974U (zh) 一种液态电渣轧辊复合装置
CN103599935A (zh) 一种液态铝基板带与单一金属或合金板带冶金结合的复合铸轧设备
CN205024286U (zh) 一种退火机
CN106222479A (zh) 一种复合高强度铜合金线材及其制备方法
CN207088260U (zh) 一种涡流加热塑料型材熔炼炉
CN202396016U (zh) 高频加热感应器
CN102350488A (zh) 连铸大圆坯在线加热装置
CN201522192U (zh) 一种石英玻璃热改型用中频感应炉
CN203999735U (zh) 一种温度可控的金属带材感应加热装置
CN201579294U (zh) 双金属包覆机
CN203044900U (zh) 一种非晶/纳米晶金属粉末的制备装置
CN202769198U (zh) 中频感应加热炉换炉机构
CN102856766B (zh) 一种冷压端子的生产方法及装置
CN201821528U (zh) 大型电机转子端环焊接感应加热器
CN202869233U (zh) 光伏焊带涂锡机熔锡炉
CN106683794B (zh) 一种铜铝液熔合金母线的制备方法
CN203397772U (zh) 铜包钢线的制造系统
CN102527858B (zh) 一种表面已生成绝缘硅酸镁底层的取向硅钢带的接带工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant