变厚度熔覆层沉积成形工艺与性能研究

辛 博， 周显新， 巩亚东

(东北大学 机械工程与自动化学院， 辽宁 沈阳 110819)

送粉式激光熔覆沉积成形以高能激光为热源，逐道逐层熔化粉材后成形零部件[1]，对比其他金属增材制造技术，其灵活性高，能打印复杂曲面金属件[2].但采用等厚度熔覆层堆积成形斜坡结构零件时易产生阶梯效应[3]，影响成形件几何精度.因此变厚度熔覆层沉积成形被提出并广泛研究，主要成果有：通过改变熔覆工艺参数制造变厚度熔覆层，包括：送粉量[4]、离焦量[5]；Song等[6]提出多轴增减材交变递进方法精确成形变厚度熔覆层； Song[7]通过激光熔覆工艺参数的闭环控制实现变厚度熔覆层，沉积成形曲面薄壁件；Shi等[8]通过自动调整熔覆头的倾角成形复杂金属薄壁件.综上，现有研究基本实现了扫描方向的高度自适应变化，打印复杂薄壁件，但利用变厚度熔覆层实现几何体多方向高度差仍鲜有研究.

本文首先建立变厚度切片模型，通过扫描速度的自适应调节形成变厚度熔道，并将多熔道进行不等高搭接，获得变厚度熔覆层.实验中以斜坡长方体为例对比分析等厚度及变厚度熔覆成形工艺与性能，包括成形件的微观组织和硬度.

1 实 验

1.1 实验条件

实验采用SVW80C-3D五轴增/减材复合加工中心沉积成形316L合金零件(基板：Q235)，其化学成分见表1.

1.2 实验方案

本文使用的主要实验参数如下：激光光斑直径2.4 mm，激光功率1 kW，送粉速率12 g/min，离焦量为0.为验证变厚度熔覆层沉积成形工艺，建立以下实验：1)通过单因……