CN111151752A - 面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法 - Google Patents

面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111151752A
CN111151752A CN202010020061.XA CN202010020061A CN111151752A CN 111151752 A CN111151752 A CN 111151752A CN 202010020061 A CN202010020061 A CN 202010020061A CN 111151752 A CN111151752 A CN 111151752A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
repaired
repair
proportion
mechanical properties
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
CN202010020061.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111151752B (zh
Inventor
李涤尘
黄胜
张连重
崔滨
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.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
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 Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202010020061.XA priority Critical patent/CN111151752B/zh
Publication of CN111151752A publication Critical patent/CN111151752A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111151752B publication Critical patent/CN111151752B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

一种面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法，先将2种以上力学性能不同的粉末按设计比例混合，得到各种比例的混合粉末；然后利用增材制造设备沉积各种混合粉末，得到各种试样；再测试各种试样的力学性能，建立力学性能数据库；然后根据待修零件的力学性能，在力学性能数据库内选择与待修零件的力学性能相近的粉末比例；再按选定的粉末比例制备修复混合粉末，在待修零件上进行增材修复，或调节装有不同粉末的送粉缸的送粉速率，使粉末比例达到选定的粉末比例，直接在待修零件上边混合边增材修复；本发明采用少数粉末修复多种材质的金属零件，能够满足这些材质零件修复的性能匹配的需求；减少了修复的粉末种类，降低了材料成本。

Description

面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法
技术领域
本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法。
背景技术
金属材料在工业中具有广泛应用，由于在制造过程中加工不当，或在使用过程中出现局部磨损、断裂，每年有大量的零件不得不报废，造成严重的资源浪费和巨大的经济损失，因此对缺损金属零件进行修复具有重大意义。增材制造是一种个性化制造技术，依据三维模型数据，将材料逐层累加制造实体零件，其制造原理是材料逐点累积形成面，逐面累积成为体，特别适合缺损零件的修复。
然而，金属材料种类繁多，性能差异大，现有的修复方案一般是采用同种材质材料修复同种材质零件。修复企业通常需要储备多种材质修复材料，这会造成材料成本过高，限制了金属零件修复工业的发展；此外，在野外在线修复应用场景中，缺损零件的种类和材质众多，而所携带的粉末种类、数量受到限制，无法满足各种材质零件修复所需的性能匹配的要求。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法，能够采用少数几种粉末修复多种材质的金属零件。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法，包括以下步骤：
1)将2种以上力学性能不同的粉末按设计比例混合，得到各种比例的混合粉末；
2)利用增材制造设备沉积步骤1)得到的各种比例的混合粉末，得到各种试样；
3)测试步骤2)得到的各种试样的力学性能，建立力学性能数据库；
4)根据待修零件的力学性能，在步骤3)得到的力学性能数据库内选择与待修零件的力学性能相近的粉末比例；
5)按步骤4)选定的粉末比例配制修复使用的混合粉末，利用修复使用的混合粉末在待修零件上进行增材修复；
或调节装有不同粉末的送粉缸的送粉速率，使粉末比例达到步骤4)选定的粉末比例，直接在待修零件上边混合边增材修复。
所述的步骤1)中的粉末具有良好的增材成形性，与待修零件之间具有良好的组织兼容性。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明方法采用少数几种粉末修复多种材质的金属零件，能够满足这些材质零件修复的性能匹配的需求；大大地减少了修复材料的种类，降低了材料成本。
附图说明
图1为本发明实施例方法的流程图。
图2为实施例不同粉末比例的激光熔覆沉积拉伸性能。
图3为实施例待修零件材料、试样、修复试样的力学性能对比图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
参照图1，一种面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法，包括以下步骤：
1)将410L粉末和Fe901粉末按不同的设计比例混合，得到各种比例的混合粉末；
2)利用激光熔覆沉积设备沉积步骤1)得到的各种比例的混合粉末，得到各种试样；
3)测试步骤2)得到的各种试样的力学性能，建立力学性能数据库，如图2所示，随着加入410L粉末中的Fe901粉末比例的增加，混合粉末的抗拉强度从546MPa增长到1371MPa，屈服强度从282MPa增长到1153MPa，伸长率从18％下降到3％；
4)根据待修零件材料CL60的力学性能，在步骤3)得到的力学性能数据库内选择与待修零件的力学性能相近的粉末比例：410L+12.5％Fe901；
5)按步骤4)选定的粉末比例制备修复混合粉末，利用修复混合粉末在CL60待修件上进行激光增材修复；修复试样的力学性能如图3所示，图中修复试样的抗拉强度和屈服强度分别为801.5MPa和449MPa，高于CL60的抗拉强度(794MPa)和屈服强度(406MPa)，修复试样的伸长率为16％，几乎与CL60的伸长率(16.5％)相当，表明修复试样的力学性能能满足CL60零件的使用性能。

Claims (2)

1.一种面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将2种以上力学性能不同的粉末按设计比例混合，得到各种比例的混合粉末；
2)利用增材制造设备沉积步骤1)得到的各种比例的混合粉末，得到各种试样；
3)测试步骤2)得到的各种试样的力学性能，建立力学性能数据库；
4)根据待修零件的力学性能，在步骤3)得到的力学性能数据库内选择与待修零件的力学性能相近的粉末比例；
5)按步骤4)选定的粉末比例配制修复使用的混合粉末，利用修复使用的混合粉末在待修零件上进行增材修复；
或调节装有不同粉末的送粉缸的送粉速率，使粉末比例达到步骤4)选定的粉末比例，直接在待修零件上边混合边增材修复。
2.根据权利要求1所述的一种面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法，其特征在于：所述的步骤1)中的粉末具有良好的增材成形性，与待修零件之间具有良好的组织兼容性。
CN202010020061.XA 2020-01-09 2020-01-09 面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法 Active CN111151752B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010020061.XA CN111151752B (zh) 2020-01-09 2020-01-09 面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010020061.XA CN111151752B (zh) 2020-01-09 2020-01-09 面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111151752A true CN111151752A (zh) 2020-05-15
CN111151752B CN111151752B (zh) 2020-12-08

Family

ID=70562118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010020061.XA Active CN111151752B (zh) 2020-01-09 2020-01-09 面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111151752B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113927169A (zh) * 2021-11-22 2022-01-14 南京航空航天大学 一种基于激光增材现场原位修复的装置与方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160023404A1 (en) * 2014-07-25 2016-01-28 Stephen Raymond Anderson Three-dimensional manufacturing, fabricating, forming, and/or repairing apparatus and method
CN108724712A (zh) * 2017-04-18 2018-11-02 华沙整形外科股份有限公司 多孔植入物的3d打印
CN109530918A (zh) * 2018-12-28 2019-03-29 西安增材制造国家研究院有限公司 一种基于激光光内同轴送丝增材制造系统及成型方法
CN109703029A (zh) * 2018-04-05 2019-05-03 苏州先机动力科技有限公司 一种基于材料物理模型驱动的正向增材制造控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160023404A1 (en) * 2014-07-25 2016-01-28 Stephen Raymond Anderson Three-dimensional manufacturing, fabricating, forming, and/or repairing apparatus and method
CN108724712A (zh) * 2017-04-18 2018-11-02 华沙整形外科股份有限公司 多孔植入物的3d打印
CN109703029A (zh) * 2018-04-05 2019-05-03 苏州先机动力科技有限公司 一种基于材料物理模型驱动的正向增材制造控制方法
CN109530918A (zh) * 2018-12-28 2019-03-29 西安增材制造国家研究院有限公司 一种基于激光光内同轴送丝增材制造系统及成型方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113927169A (zh) * 2021-11-22 2022-01-14 南京航空航天大学 一种基于激光增材现场原位修复的装置与方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111151752B (zh) 2020-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111151752B (zh) 面向增材修复的原位合金化现场调控合金力学性能的方法
CN106001570B (zh) 一种一体化3d激光打印多组件制备方法
CN105624515A (zh) 一种高熵合金涂层材料及其制备方法
CN104120424B (zh) 铁基激光熔覆粉末及熔覆层制备方法
CN109128168A (zh) 一种基于结构特征的同步送粉增材制造工艺规划方法
CN111850550A (zh) 一种激光熔覆用wc增强高熵合金粉末及覆层制备方法
CN112371996A (zh) 一种基于激光选区熔化成形技术制备k418镍基高温合金增压涡轮的方法
CN104032300A (zh) 一种铝合金激光单道熔覆工艺方法
CN115618599A (zh) 一种提高钛合金疲劳强度的锻造工艺制定方法及系统
English et al. An overview of Ni base additive fabrication technologies for aerospace applications
CN105772718A (zh) 一种双合金整体叶片盘及其制备方法
CN109403876B (zh) 一种包含软质过渡层的镍基合金涂层抽油光杆及加工工艺
CN110162907B (zh) 一种利用数值模拟研究得到表征板材成形性各项参数窗口值的方法
CN105671544B (zh) 利用熔覆粉末在激光熔覆中提高42CrMo钢耐磨性能的方法
CN1259451C (zh) 常温磷化液
CN114774912A (zh) 一种激光熔覆原位生成自润滑陶瓷高温耐磨涂层的制备方法
CN106555184A (zh) 一种积木式螺杆的修复工艺
CN113172365A (zh) 一种三元硼化物硬质合金堆焊焊条的制备方法
CN116408458A (zh) 一种基于金属熔化的增材制造工艺
CN102862313B (zh) 中小型模具在多工位压机上的安装方法及安装工装
CN103522628A (zh) 抗多碰的镍基复合涂层及其涂覆方法
CN112030027B (zh) 一种多功能感应铝合金机械手材料的制备方法
CN114172296B (zh) 电动汽车用蓝宝石增强铝合金电机壳体及制备方法
CN115592129B (zh) SiC颗粒增强铝合金复合材料的SLM成型方法
CN115130699B (zh) 一种基于重型汽车行业bom选配计算与法规要求识别方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant