【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造材料后处理领域，尤其涉及一种增材成型零部件表面应力调控方法及系统。
技术介绍
1、由于增材成型过程中材料分区熔融-凝固特性，其成型后材料内部往往处于应力各向异性状态。因此，增材成型材料微观组织结构对成型零部件综合性能的影响是当前研究的重点。研究表明，在增材零部件进行减材控型加工过程中实现对表面及亚表面组织结构的同步控性可有效，改善增材成型部件的表面性能，进而对整体性能起到提升作用。
2、对增材成型部件减材加工控性的本质是热-力耦合表面处理。通过加工过程中的温度场和力场的协同作用实现表面组织分布的调控。然而，传统的切削加工控型控性过程存在刀具磨损问题，不利于对表面残余应力在整个加工过程中进行统一化的热-力环境精确调控。基于增材成型零部件组织结构分布的特异性，表面微区区热处理可有效实现增材零部件表面残余应力分布波动的降低。
技术实现思路
1、有鉴于此，有必要提供一种增材成型零部件表面应力调控方法及系统，用以解决现有技术的上述缺陷。
2、为了解决上述问题，第一方面，本专利技术实施例提供一种增材成型零部件表面应力调控方法，包括：
3、测试增材制造零部件的表面残余应力分布特性；
4、夹取所述增材制造零部件，利用射流喷头在所述增材制造零部件表面加载水射流；
5、在水射流冲击位置加载激光；
6、基于所述增材制造零部件的表面残余应力分布特性，利用激光热熔/烧蚀配合水射流控制加工区域温度，以调节增材制造零部
7、优选的，利用射流喷头在所述增材制造零部件表面加载水射流的过程中，射流喷头的喷嘴与加工位置高度距离为5-300mm，所述喷嘴与加工位置切面夹角为10-80，射流出口直径范围为0.03-2mm，射流出口压力范围为1-50mpa，射流发散角为0-15°。
8、优选的，在水射流冲击位置加载激光后，所述方法还包括：
9、在激光-水射流协同加工过程中，在激光入射至水面的区域设置保护气幕。
10、优选的，在激光-水射流协同加工过程中，所述激光采用连续激光或脉冲宽度≥1ns的脉冲激光，所述激光波长≥400nm，激光功率为10-2000w，激光光斑直径≥30μm。
11、优选的，在利用激光热熔/烧蚀配合水射流控制加工区域温度的过程中，激光和水射流进行同步运动或异步运动。
12、第二方面，本专利技术实施例提供一种增材成型零部件表面应力调控系统，该系统用于执行第一方面实施例所述的增材成型零部件表面应力调控方法，增材成型零部件表面应力调控系统包括：
13、夹具，用于夹持增材制造零部件；
14、射流喷头模块，设置于增材制造零部件上方，用于在所述增材制造零部件表面加载水射流；
15、激光加工头模块，设置于增材制造零部件上方射流喷头模块的一侧，用于在增材制造零部件表面的水射流冲击位置加载激光；以及用于根据预先测试得到的增材制造零部件表面残余应力分布特性，利用激光热熔/烧蚀配合水射流控制加工区域温度，以调节增材制造零部件的表面残余应力分布，得到增材成型零部件各向同性表面。
16、采用上述实施例的有益效果是：
17、本专利技术提供的增材成型零部件表面应力调控方法及系统，利用激光-水射流复合加工技术，对增材成型零部件表面进行精细化的温区调控。本专利技术利用激光光斑直径小、能量集中、输出方式可控的特点，实现对增材成型零部件表面特定区域的加热；同时利用水射流高柔性高比热的特点，实现激光作用区域的精确控温，进而实现增材成型零部件表面的区域化热处理，实现增材成型零部件表面的应力分布精确调控。本专利技术同时可应用于增材制造零部件的高效近无损伤减材加工和抛光处理。
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1.一种增材成型零部件表面应力调控方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的增材成型零部件表面应力调控方法，其特征在于，利用射流喷头在所述增材制造零部件表面加载水射流的过程中，射流喷头的喷嘴与加工位置高度距离为5-300mm，所述喷嘴与加工位置切面夹角为10-80，射流出口直径范围为0.03-2mm，射流出口压力范围为1-50Mpa，射流发散角为0-15°。
3.根据权利要求1所述的增材成型零部件表面应力调控方法，其特征在于，在水射流冲击位置加载激光后，所述方法还包括：
4.根据权利要求3所述的增材成型零部件表面应力调控方法，其特征在于，在激光-水射流协同加工过程中，所述激光采用连续激光或脉冲宽度≥1ns的脉冲激光，所述激光波长≥400nm，激光功率为10-2000W，激光光斑直径≥30μm。
5.根据权利要求1所述的增材成型零部件表面应力调控方法，其特征在于，在利用激光热熔/烧蚀配合水射流控制加工区域温度的过程中，激光和水射流进行同步运动或异步运动。
6.一种增材成型零部件表面应力调控系统，其特征在于，包括：<...
【技术特征摘要】
1.一种增材成型零部件表面应力调控方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的增材成型零部件表面应力调控方法，其特征在于，利用射流喷头在所述增材制造零部件表面加载水射流的过程中，射流喷头的喷嘴与加工位置高度距离为5-300mm，所述喷嘴与加工位置切面夹角为10-80，射流出口直径范围为0.03-2mm，射流出口压力范围为1-50mpa，射流发散角为0-15°。
3.根据权利要求1所述的增材成型零部件表面应力调控方法，其特征在于，在水射流冲击位置加载激光后，所述方...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜策之，毕贵军，李保民，赵大可，曹立超，陈杰，陈立佳，张浩，
申请(专利权)人：广东省科学院智能制造研究所，
类型：发明
国别省市：
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