工艺参数对钛合金激光沉积成形质量影响的研究.pdf

工艺参数对钛合金激光沉积成形质量影响的研究 崔宝磊， 尚纯， 杨光， 卞宏友， 钦兰云， 项坤， 郭鹏飞 ， 齐鹏 （沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室，辽宁 沈阳 110136） 摘要 在激光沉积成形中，为了保证试件的成形质量，其关键因素是找出相互匹配的工艺参数。利用多组对比试验，通过分别 改变激光功率、扫描速度、送粉速率和扫描间距来探究工艺参数对沉积表面成形质量的影响规律，并根据规律总结出工艺参数 与粉末熔化率的关系公式，推算出了一系列相互匹配的工艺参数。 关键词 激光沉积成形； 工艺参数； 成形质量；粉末熔化率 中图分类号：V261.8 文献标识码：A doi: 10.3788/A245 Research on Process Parameters of Laser Metal Deposition Quality Influence （Shenyang Aerospace University ，Shenyang ，Liaoning 110136，China） Abstract In laser mental deposition, in order to ensure the forming quality of specimens,the key factor is to find mutual matching process parameters.Using many groups of contrast test, influence law that the process parameters on the of deposition surface forming quality is inquired by changing respectively laser power, scanning speed, send powder rate and the scanning interval. According to the law, the process parameters and powder melting rate relationship formula is summed up. And a series of mutual matching process parameters is calculated. Key words laser metal deposition ；process parameters；prototyping quality；powder melting rate 0 引言 激光沉积成形涉及到的参数包括：设备参数、材 钛合金具有密度低、比强度高、倔强比高、较宽工 料参数、环境参数和工艺参数等。设备参数主要指 作温度范围和优异抗腐蚀力，在航空、航天、石化、船舶 激光器的最大输出功率，工作台的行程及速度等； 等工业装备中用量越来越大，我国飞机上用钛合金零 材料参数主要指材料的热导率、膨胀系数等；环境 件制造存在材料利用率极低、研制周期长、制造成本高 参数是预热温度及成形后的冷却速度等；工艺参数 等问题。在另一方面，国防及民用工业领域对钛合金制 包括激光功率、扫描速度、送粉速率等。而使用固定 品的需求确大幅度增长。因此，发展近净热成形工艺是 的设备、基体材料和沉积材料，激光沉积工艺参数 近年来钛合金制造技术发展的总趋势[1-4] 。 是获得质量好的沉积层的关键环节[7-8] 。针对以上现 激光沉积成形技术是20世纪90年代中期出现 状，利用激光沉积成形制造出宏观质量较好的工 并迅速发展起来的一项先进制造技术。该技术借鉴 件，推导出相互匹配的工艺参数具有十分重要的意 了快速原型技术“离散+堆积”的增材制造思想，同 义，为此本文通过多组试验探究了各个工艺参数对 时将仅在零件表面和局部区域获得的激光熔凝组 激光沉积成形质量的影响规律，推算出粉末熔化率 织通过激光多层熔覆扩展到整个三维实体，从而实 与工艺参数的关系式，并从粉末熔化率的角度，分 现具有高性能复杂结构致密金属零件的快