一种激光增材制造含陶瓷强化相复合材料的在线监测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111151748A(43)申请公布日2020.05.15(21)申请号201911423458.7(22)申请日2019.12.31(71)申请人江苏亚威创科源激光装备有限公司地址214000江苏省无锡市新吴区岷山路1申请人苏州大学(72)发明人陈长军蔡诚张敏王雪峰张莹梅笠卢俊卢航(74)专利代理机构苏州市中南伟业知识产权代理事务所(普通合伙)32257代理人苏张林(51)Int.Cl.B22F3/105(2006.01)B33Y50/02(2015.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种激光增材制造含陶瓷强化相复合材料的在线监测方法(57)摘要本发明公开了一种激光增材制造含陶瓷强化相复合材料的在线监测方法，包括：S10、变化不同的激光参数组合进行激光增材制造实验，同时记录熔池热历史曲线和熔池停留时间，并得到熔池最高温度；S20、对得到的样品进行测试实验，从而确定最优激光参数组合及其对应的熔池停留时间和熔池最高温度数据，并作为参考数据存储在系统中；S30、在激光增材制造验证或生产中，当熔池停留时间、熔池最高温度和激光参数的关系不符合参考数据时，根据所述参考数据改变激光参数，以使激光参数、熔池热历史曲线和熔池停留时间符合参考数据。本方法可实现在线监测与控制的目的，变事后检测为事中干预，对发展绿色制造、智能制造业、增材制造具有更为深远的现实意义。CN111151748ACN111151748A权利要求书1/1页1.一种激光增材制造含陶瓷强化相复合材料的在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、变化不同的激光参数组合进行激光增材制造实验，同时记录熔池热历史曲线和熔池停留时间，并得到熔池最高温度；S20、对得到的样品进行测试实验，从而确定最优激光参数组合及其对应的熔池停留时间和熔池最高温度数据，并作为参考数据存储在系统中；S30、在激光增材制造验证或生产中，当熔池停留时间、熔池最高温度和激光参数的关系不符合参考数据时，根据所述参考数据改变激光参数，以使激光参数、熔池热历史曲线和熔池停留时间符合参考数据。2.如权利要求1所述的激光增材制造含陶瓷强化相复合材料的在线监测方法，其特征在于，所述步骤S10具体包括：通过分别固定激光功率P、激光扫描速度V和送粉速率Mp三者中的任两者，变化另一者进行试验并记录熔池热历史曲线和熔池停留时间，根据所述热历史曲线得到粉末加热、熔化和气化、开始凝固以及相应的时间和熔池的最高温度；或者，通过分别固定激光功率P、激光扫描速度V和铺粉厚度三者中的任两者，变化另一者进行试验并记录熔池热历史曲线和熔池停留时间，根据所述热历史曲线得到粉末加热、熔化和气化、开始凝固以及相应冷却的时间和熔池的最高温度。3.如权利要求2所述的激光增材制造含陶瓷强化相复合材料的在线监测方法，其特征在于，所述步骤S20具体包括：选取经过着色处理无气孔和裂纹的样品，经过肉眼观察，其成形质量符合使用要求的样品，进行金相、扫描电镜分析、硬度测试、摩擦磨损测试和冲击试验，经过实验后，得到陶瓷相与金属基体的结合良好、摩擦磨损性能和冲击韧性满足使用要求的最佳组合来确定激光加工工艺参数，并存储在系统中作为正式生产或验证加工的工艺参数值。4.如权利要求1所述的激光增材制造含陶瓷强化相复合材料的在线监测方法，其特征在于，所述激光参数包括激光功率和扫描速度。5.如权利要求4所述的激光增材制造含陶瓷强化相复合材料的在线监测方法，其特征在于，根据激光功率检测器调整所述激光功率和扫描速度。6.如权利要求1所述的激光增材制造含陶瓷强化相复合材料的在线监测方法，其特征在于，利用红外高温计记录熔池热历史曲线。2CN111151748A说明书1/4页一种激光增材制造含陶瓷强化相复合材料的在线监测方法技术领域[0001]本发明涉及增材制造技术领域，特别涉及激光增材制造含陶瓷强化相复合材料的在线监测方法。背景技术[0002]激光增材制造的过程不同于传统材料的减材制造，传统减材制造在经过铸造、锻造、加工后，采用X射线、超声等检测方法来确定材料是否合格，对于不合格的产品做报废处理或者采用焊接等方法进行补救。但激光增材制造由于是采用层层叠加而生产出来的，如同盖楼房一样层层累加，在盖楼房时(等同增材制造加工过程中)，如果不能发现缺陷，将带来巨大的损失，因此在线监测非常重要，在监测与监控的质量监控方面要显著区别于传统的制造方法。[0003]对增材制造来说，通常情况下，每一道激光扫描能熔化并重新凝固数层粉末，粉末层的厚度通常为20μm至几个mm。在每一次激光照射后将额外的粉末从工作区刮掉(铺粉)或者直接送上新的粉末(送粉)进行熔化，然后重复上述过程，直到构建出一个坚固的三维(3D)零件。