一种激光制造铜铬合金的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及铜铬合金成形技术领域，具体涉及一种激光制造铜铬合金的装置及方法。包括激光熔覆头、工作台、激光器、光纤、送粉器、第一送粉桶、第二送粉桶和三通送粉管，激光熔覆头位于工作台上方，激光熔覆头通过光纤与激光器连接，激光熔覆头的下端设置有激光口和出粉口，三通送粉管的一端连接在激光熔覆头上，三通送粉管的另两端连接在送粉器上，第一送粉桶和第二送粉桶设置在送粉器上。本发明专利技术通过球磨工艺对铜粉表面改性，提高了铜粉对激光能量的吸收率，从而提激光加工点温度，利用激光重熔方法熔化合金中大尺寸颗粒并减少孔隙，提高激光直接制造铜铬合金致密度与均匀性，克服普通激光增材制造铜铬合金的高孔隙和元素分布不均匀等缺点。等缺点。等缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种激光制造铜铬合金的装置及方法


[0001]本专利技术涉及铜铬合金成形
，具体涉及一种激光制造铜铬合金的装置及方法。

技术介绍

[0002]铜铬合金因结合了铬的高熔点、低线膨胀系数、高强度和铜的良好导电和导热性，而具有良好的导热导电性、耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和耐高温抗氧化等优点，现已广泛应用于电力、电子、机械、冶金等行业。但是，铜铬合金是一种典型的假合金，因铬和铜不相溶，全致密化困难，孔隙度较大，故对材料的导热导电性能、气密封性和力学性能等存在不利影响。
[0003]采用传统的粉末冶金(一种制取金属粉末以及用金属或合金(或金属粉末与非金属粉末的混合物)的粉末作为原料,经过成形和烧结获得零件制品的工艺过程。)和熔渗工艺(用熔点比制品熔点低的金属或合金在熔融状态下充填未烧结的或烧结的制品内的孔隙的工艺方法。)所制备的铜铬合金存在显微组织粗大，残余孔隙度大，材料微观组织的均匀化不完全，产品的形状、大小受到限制等问题，从而不能最大限度发挥铜铬合金的潜力。
[0004]激光3D打印技术具有选材范围广、材料利用率高、低成本、精度高、周期短等优势。由于激光3D打印技术是一种逐层沉积的增材制造技术，因此可制备具有复杂形状、无尺寸限制的铜铬合金构件。然而，由于铜粉对激光反射率高，大部分能量被反射出去，使得熔池温度偏低，不足以充分熔化金属粉末。因此，激光3D打印制造的铜铬合金中会残留大量孔隙和大尺寸颗粒，严重影响了铜铬合金的性能。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种激光制造铜铬合金的装置及方法。
[0006]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0007]一种激光制造铜铬合金的装置，包括真空箱1、激光熔覆头2、工作台10、激光器11、光纤12、送粉器13和三通送粉管16，所述工作台10和激光熔覆头2位于真空箱1内，激光熔覆头2位于工作台10上方，激光熔覆头2通过光纤12与激光器11连接，激光熔覆头2的下端设置有激光口和出粉口，三通送粉管16的一端与激光熔覆头2连接，三通送粉管16的另两端与送粉器13连接且分别对应铜粉和铬粉。
[0008]作为优选，所述送粉器13上设置有用于盛放铜粉的第一送粉桶14和用于盛放铬粉的第二送粉桶15。
[0009]作为优选，所述激光口设置在激光熔覆头2下端的中心处，出粉口的数量为二，出粉口的出粉路径4与激光口的激光发射路径3相交于铜铬合金构件5上。
[0010]作为优选，还包括基板6、导热硅胶7和导热铜板8，所述导热铜板8设置在工作台10上，导热铜板8内设置有加热部件9，基板6通过导热硅胶7设置在导热铜板8上。
[0011]作为优选，所述加热部件9为加热液体导管，加热液体导管内循环流动有0
‑
800℃
的液体。
[0012]作为优选，所述基板6的厚度为5
‑
60mm，材质为45号钢、TC4钛合金或纯铜。
[0013]一种激光制造铜铬合金的方法，采用所述的激光制造铜铬合金的装置，进行以下步骤：
[0014]S1.将铜粉放入第一送粉桶14内，将铬粉放入第二送粉桶15内；
[0015]S2.调整第一送粉桶14和第二送粉桶15的送粉速率，使铜粉和铬粉按预定比例输送到激光熔覆头2并喷射到铜铬合金构件5上，同时利用激光熔覆头2的激光融化铜粉和铬粉；
[0016]S3.融化后的铜粉和铬粉凝固成型后，进行退火。
[0017]作为优选，在所述步骤S1前，将粒径为1
‑
100μm的纯铜粉末和粒径为1
‑
80μm纯铬粉末进行球磨。
[0018]作为优选，所述步骤S3中，融化后的铜粉和铬粉凝固成型一层后，抬升激光熔覆头2，按相同路径在无粉末状态对此层合金进行一次或多次激光重熔，重熔后，调整激光熔覆头2位置并输送粉末，进行下一层合金的激光重熔。
[0019]作为优选，所述步骤S3是在惰性气体保护和温度300
‑
800℃下进行退火，退火时间2
‑
12h。
[0020]作为优选，所述激光熔覆头2的激光功率为100
‑
2500W、扫描速度为100
‑
600mm/min、激光光斑直径为0.1
‑
6mm、搭接率为15
‑
50％、打印层厚为0.005
‑
2mm、打印环境氧浓度低于50ppm；
[0021]所述第一送粉桶14和第二送粉桶15在工作时的送粉速率为:
[0022]0g/min＜送粉速率≤30g/min。
[0023]本专利技术采用上述技术方案的一种激光制造铜铬合金的装置、系统及方法的优点是：
[0024]通过激光3D打印技术制造的铜铬合金构件组织致密可控，成分均匀，具有良好的导热导电性、耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和高温抗氧化性，相较于传统的制造工艺，降低了制造成本，提高了生产效率；
[0025]通过球磨工艺对铜粉表面改性，提高了铜粉对激光能量的吸收率，从而提高熔池温度，利用激光重熔方法熔化合金中大尺寸颗粒并减少孔隙是提高激光直接制造铜铬合金致密度与均匀性的关键，克服普通激光增材制造铜铬合金的高孔隙和元素分布不均匀等缺点，节省了材料的使用，提高了生产效率。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的整体示意图。
[0027]图中：1、真空箱；2、激光熔覆头；3、激光路径；4、送粉路径；5、铜铬合金构件；6、基板；7、导热硅胶；8、导热铜板；9、加热部件；10、工作台；11、激光器；12、光纤；13、送粉器；14、第一送粉桶；15、第二送粉桶；16、三通送粉管；17、球磨罐；18、球磨机。
具体实施方式
[0028]如图1所示，一种激光制造铜铬合金的装置，包括真空箱1、激光熔覆头2、工作台
10、激光器11、光纤12、送粉器13、第一送粉桶14、第二送粉桶15和三通送粉管16，工作台10和激光熔覆头2位于真空箱1内，激光熔覆头2位于工作台10上方，激光熔覆头2通过光纤12与激光器11连接，激光熔覆头2的下端设置有激光口和出粉口，三通送粉管16的一端连接在激光熔覆头2上，三通送粉管16的另两端连接在送粉器13上，送粉器13上设置有用于盛放铜粉的第一送粉桶14和用于盛放铬粉的第二送粉桶15，三通送粉管16对应铜粉的一端通过送粉器13与第一送粉桶14连接，三通送粉管16对应铬粉的一端通过送粉器13与第二送粉桶15连接，送粉器13利用气体压强原理将铜粉和铬粉通过三通送粉管16输送给激光熔覆头2。真空箱1为真空手套箱，便于从真空箱外部对真空箱内部进行操作。激光熔覆头2安装在xyz移动装置的移动部上，通过xyz移动装置可以控制激光熔覆头2多方位移动。
[0029]激光口设置在激光熔覆头2的中心，出粉口的数量为二，出粉口的出粉路径4与激光口的激光发射路径3相交于铜铬合金构件5上。
[0030]还包括基板6、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光制造铜铬合金的装置，其特征在于，包括真空箱(1)、激光熔覆头(2)、工作台(10)、激光器(11)、光纤(12)、送粉器(13)和三通送粉管(16)，所述工作台(10)和激光熔覆头(2)位于真空箱(1)内，激光熔覆头(2)位于工作台(10)上方，激光熔覆头(2)通过光纤(12)与激光器(11)连接，激光熔覆头(2)的下端设置有激光口和出粉口，三通送粉管(16)的一端与激光熔覆头(2)连接，三通送粉管(16)的另两端与送粉器(13)连接且分别对应铜粉和铬粉。2.根据权利要求1所述的一种激光制造铜铬合金的装置，其特征在于，所述送粉器(13)上设置有用于盛放铜粉的第一送粉桶(14)和用于盛放铬粉的第二送粉桶(15)。3.根据权利要求1所述的一种激光制造铜铬合金的装置，其特征在于，所述激光口设置在激光熔覆头(2)下端的中心处，出粉口的数量为二，出粉口的出粉路径(4)与激光口的激光发射路径(3)相交于铜铬合金构件(5)上。4.根据权利要求1所述的一种激光制造铜铬合金的装置，其特征在于，还包括基板(6)、导热硅胶(7)和导热铜板(8)，所述导热铜板(8)设置在工作台(10)上，导热铜板(8)内设置有加热部件(9)，基板(6)通过导热硅胶(7)设置在导热铜板(8)上。5.根据权利要求4所述的一种激光制造铜铬合金的装置，其特征在于，所述加热部件(9)为加热液体导管，加热液体导管内循环流动有0
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800℃的液体。6.根据权利要求4所述的一种激光制造铜铬合金的装置，其特征在于，所述基板(6)的厚度为5
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60mm，材质为45号钢、TC4钛合金或纯铜。7.一种激光制造铜铬合金的方法，其特征在于，采用权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：陆兴，吕云卓，朱泽宇，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：