激光沉积成形用超声振动系统的研制.pdfVIP

设计与研究Des啪andR嗍 激光沉积成形用超声振动系统的研制 钦兰云①② 王 维①② 杨 光① 卞宏友① (①沈阳航空航天大学机电工程学院，辽宁沈阳110136； ②沈阳工业大学机械工程学院，辽宁 沈阳110870) 摘 要：为了细化晶粒、均匀组织成分，将超声振动引入激光沉积成形系统中。．针对沉积系统的结构特点，设 计了超声振动系统，对其中的超声电源和换能器进行了选择，并对超声变幅杆进行了设计和计算；然 后测试了系统性能。并采用工艺试验验证其效果；从试验试件 的宏观形貌、内部组织两方面，分析了 超声振动对沉积层组织的影响。结果表明施加超声作用后沉积层单道沉积高度变小，原本较长的枝 晶被振动的各种效应打碎。晶粒得到细化。 关键词：激光沉积成形 超声振动 换能器 变幅杆 中图分类号：TG665 文献标识码 ：A Developmentofultrasonicvibrationsystem inlasermetaldeposition QINLanyun①②，WANGWei①②，YANGGuang①，BIANHongyou① ((~)CollegeofElectromechanicalEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136，CHN； (~)SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，CHN) Abstract：UltrasonicvibrationisintroducedtotheLMDprocessestorefinethegrainsizeandimprovemicrostruc— turalhomogeneity．Soultrasonicvibration system isdesigned including itsultrasonicpowersupply， transducerandamplitudetransformer．Thentheperformancetestsisconducted．Atlastthepaperap— pliesultrasonicvibrationsystem tofabricatethesampleandanalysesitseffectonitsmacroscopicalap— pearancesandmicrostructurebyexperiments．Theresultsshowedthatthedepositlayersthicknessand thegrainsizechangessmaller，whichshowedthattheultrasonicvibrationmakeconvectionstrongerand laserbeam eneryg morehomogeneous．Inaddition，itcanbreakthelongerdendritetorefinethegrain． Keywords：LaserMetalDeposition；UltrasonicVibration；Transducer；AmplitudeTransformer 在钛合金激光快速成形的试验中，成形零件与基 领域，逐渐发展到焊接、熔覆等涉及金属熔化凝固的领 材结合处以及成形层间易发生翘 曲变形甚至开裂，零 域 J。超声振动是机械振动的一种，是金属凝 固过 件内部的熔覆层与熔覆层之间或道与道之间容易产生 程中改善组织、提高力学性能的有效方法之一，功率超 气孔甚至熔合不 良缺陷。零件的翘 曲变形、开裂将导 声波在液态金属中传播时，其高频振动和辐射压力对 致成形过程失败，造成人力、物力的损失；零件的内部 媒介产生机械作用、热作用、空化作用和声流作用等， 缺陷是导致零件失效，零件力学性能降低、使用寿命缩 对液态金