CN115533121A - 一种镁合金激光增材制造方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种镁合金激光增材制造方法及应用，涉及激光增材制造技术领域。一种镁合金激光增材制造方法，包括以下步骤：S1：建立镁合金激光增材制造的三维模型，得到分层切片数据，并设计加工路径；S2：通过加工路径设定加工参数；S3：根据加工参数，确定加工过程中的清洗参数；S4：送丝嘴开始工作，将镁合金丝材按照S1设计的加工路径逐层堆积；S5：接着开启激光清洗头，然后开启激光熔覆头，将S4堆积的镁合金丝材激光清洗、激光熔覆，获得镁合金零件或镁合金产品零件或镁合金产品。本发明的方法，能够克服镁合金本身的物理化学性质中的缺陷，使得制备或者修复的镁合金零件或产品完整、性能优异，且成品率高，无明显的表面缺陷。

Description

一种镁合金激光增材制造方法及应用

技术领域

本发明涉及激光增材制造技术领域，尤其是指一种镁合金激光增材制造方法及应用。

背景技术

镁合金具有独特的物理化学性质，导致其焊接性差，易出现夹杂、晶粒粗大、热应力、气孔、热裂纹等缺陷，一定程度上制约了镁合金的应用。针对大型零部件的制造，镁合金铸造过程流动性差会导致冷隔、欠铸、溶剂夹杂等问题，铸造过程夹杂有其他物质产生变质、晶粒粗大、性质***等缺陷，铸造冒口附近过烧等均会导致铸造的镁合金成品率低下，铸造镁合金的缺陷修复又因铸造工艺特点带来的组织不均匀性、构件缺陷，使得缺陷去除后再进行焊接填充的结构拘束大，给铸造镁合金的缺陷修复带来了更大的困难。

激光粉末增材制造镁合金存在易燃易爆的风险，而且镁合金对激光吸收率极低，导热性好，导致了激光增材制造送粉方式的不便，成型内部易产生融合不良、气孔等缺陷，粉末表面积大从而容易氧化吸氢；激光粉末增材制造过程会出现夹杂、开裂等缺陷。同时，电弧熔丝增材制造存在残余应力较大、熔池可控性不好、电弧不稳定，成形过程中熔池容易外溢和塌陷等缺陷。

因此，针对镁合金，还没有一种有效的主要利用激光的制造方法，能够克服镁合金本身的物理化学性质中的缺陷，使得制备或修复的镁合金零件或者产品完整、稳定，具有较好的结构强度和延伸率，性能优异，且成品率高，无明显的表面缺陷。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明提供一种镁合金激光增材制造方法，通过激光增材制造的方式解决镁合金无法增材制造的难题，一方面调整激光直接沉积设备拥有合适的离焦量，确保镁合金丝材是通过热辐射熔化，并非激光直接辐射，避免了镁合金由于激光能量过高的元素损失；另一方面增加前置激光清洗设备获得同步激光增材制造过程中的表面处理，去除镁合金丝材的表面氧化层，光整成型表面，去除杂质，提高内部成型质量，获得优异的镁合金增材制造试块，达到铸造性能指标。该制造方法的材料利用率高、制备或修复得到的材料性能稳定、成品率高，可用于快速制作大幅面的毛坯零部件，应用于制备和/或修复镁合金零件、镁合金产品。

具体的，本发明公开一种镁合金激光增材制造方法，包括以下步骤：

S1：建立镁合金激光增材制造的三维模型，分层切片处理后得到分层切片数据，并设计激光增材制造的加工路径；

S2：通过激光增材制造的加工路径设定激光直接沉积设备的激光熔覆加工参数；

S3：根据激光熔覆加工参数，确定加工过程中激光清洗设备的清洗参数；

S4：送丝嘴开始工作，采用提前送丝的方式将镁合金丝材按照S1设计的加工路径逐层堆积；

S5：接着开启激光清洗头，然后开启激光熔覆头；激光清洗头和激光熔覆头根据设定的参数，同步工作，将S4堆积的镁合金丝材激光清洗、激光熔覆，获得镁合金零件或镁合金产品。

优选的，所述步骤S5中，所述激光清洗头位于激光熔覆头的加工路径的前方；所述激光熔覆头与激光清洗头位置相对固定，位移速度一致。

优选的，所述步骤S2中，激光直接沉积设备的加工参数为：激光扫描速率为360-720mm/min，送丝速率为0.8-3m/s，打印层高为0.3-0.6mm，激光聚焦光斑的直径为1-4mm。

优选的，所述步骤S2中，激光直接沉积设备的加工参数中，激光功率、离焦量根据镁合金丝材的直径调整；其中，激光功率大于800W，离焦量为10-30mm。

优选的，所述步骤S3中，激光清洗设备的清洗参数为：功率为40-90W，频率为50-120KHz，清洗速率200-1000mm/s，清洗宽度1-3mm，清洗次数20-50次。

优选的，所述步骤S4中，送丝嘴较激光清洗头提前开始工作0.01-0.2s。

优选的，所述步骤S4中，送丝嘴位于激光熔覆头下方，送出的镁合金丝材与水平面夹角为10-50°，镁合金丝材送给位置与激光聚焦光斑重合。

优选的，所述步骤S5中，激光清洗头相较于激光熔覆头提前开启的时间=激光清洗设备的清洗宽度/激光直接沉积设备的激光扫描速率。

优选的，所述步骤S5中，激光熔覆头工作时，激光出光位置同步惰性气体保护，气体流量为8-15L/min；激光清洗头工作时，激光出光位置同步惰性气体保护，气体压力为0.3-0.8MPa，气体流量为8-20L/min。

本发明还公开上述的镁合金激光增材制造方法在制备和修复镁合金零件、镁合金产品中的应用。

有益效果：

（1）本发明的镁合金激光增材制造方法，通过激光增材制造的方式解决镁合金无法增材制造的难题，一方面调整激光直接沉积设备拥有合适的离焦量，另一方面增加前置激光清洗设备获得同步激光增材过程中的表面处理。通过增材制造专用剖分软件生成工艺参数包，将工艺参数包导入设备并开启设备使镁合金丝材在激光热辐射下熔化（即激光熔覆）形成冶金从而结合，通过调节合适的离焦量来确保镁合金丝材是通过热辐射熔化，并非激光直接辐射，避免了镁合金由于激光能量过高的元素损失；在激光增材制造的前端由激光清洗去除表面氧化层，光整成型表面，去除杂质，提高内部成型质量，获得优异的镁合金增材制造试块，达到铸造性能指标。该制造方法的材料利用率高、制备得到的材料性能稳定、成品率高，可用于快速制作大幅面的毛坯零部件。

（1）本发明的镁合金激光增材制造方法得到的镁合金，成品率高，性能稳定，且具有良好的抗拉强度、屈服强度和延伸率，可应用于制备和修复镁合金零件、镁合金产品。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例1得到的修复ZM5镁合金同炉试块的图片；

图2为本发明的实施例1得到的修复ZM5镁合金同炉试块的显微图；

图3为本发明的实施例2得到的AZ31增材试块镁合金同炉试块的图片；

图4为本发明的实施例2得到的AZ31增材试块镁合金同炉试块的显微图；

图5为对比例3得到的镁合金同炉试块的图片；

图6为对比例3得到的镁合金同炉试块的显微图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“浓度”是指质量浓度，而“%”是指质量百分含量；另有解释说明的除外。

一种镁合金激光增材制造方法，

包括以下步骤：

本发明公开一种镁合金激光增材制造方法，包括以下步骤：

S1：建立镁合金激光增材制造的三维模型，分层切片处理后得到分层切片数据，并设计激光增材制造的加工路径；

S2：通过激光增材制造的加工路径设定激光直接沉积设备的激光熔覆加工参数；

S3：根据激光熔覆加工参数，确定加工过程中激光清洗设备的清洗参数；

S4：送丝嘴开始工作，采用提前送丝的方式将镁合金丝材按照S1设计的加工路径逐层堆积；

S5：接着开启激光清洗头，然后开启激光熔覆头；激光清洗头和激光熔覆头根据设定的参数，同步工作，将S4堆积的镁合金丝材激光清洗、激光熔覆，获得镁合金零件或镁合金产品。

其中，步骤S1,具体的，通过三维绘图软件建立要修复的镁合金零件缺损模型或打印模型，采用专用的切片软件对零件模型进行分层切片处理，按照设定的分层高度切片得到分层切片数据。

步骤S2中，激光直接沉积设备的加工参数为：激光扫描速率为360-720mm/min，送丝速率为0.8-3m/s，打印层高为0.3-0.6mm，激光聚焦光斑的直径为1-4mm。其中，激光功率、离焦量根据镁合金丝材的直径调整；优选的，激光功率大于800W，离焦量为10-30mm。具体的，不同镁合金丝材直径对应的离焦量与功率参数关系表，如下表1。其中，所述镁合金丝材优选为0.6-1.6mm，对应的激光功率优选为1000-4000W，离焦量优选为15-30mm。

激光直接沉积设备中包括激光熔覆头和送丝嘴。

表1 镁合金丝材直径对应的离焦量与功率参数关系表

步骤S3中，选择合适的激光清洗参数，激光清洗不易功率过大，激光功率太大会导致镁合金的元素烧蚀，影响最终材料性能；反之功率太小无法去除镁合金丝材的表面氧化膜，达不到表面清洗及整形的作用。

具体设定过程：先设定清洗次数；然后，按照打印速度设定对应的清洗速度，清洗速率=扫描速率×清洗次数；同时，为使激光清洗与激光熔化沉积相匹配需要设定预先清洗时长，也就是在激光熔化沉积前开启激光清洗，预先开启时长=清洗宽度/扫描速率，即激光清洗头相较于激光熔覆头提前开启的时间=激光清洗设备的清洗宽度/激光直接沉积设备的激光扫描速率。设定好所有参数后生成机器控制代码。

优选的，激光清洗设备的清洗参数为：功率为40-90W，频率为50-120KHz，清洗速率200-1000mm/s，清洗宽度1-3mm，清洗次数20-50次。

在激光增材制造镁合金前需要将镁合金表面清洗干净，对镁合金进行表面清洗并烘干，确保激光清洗时无烟尘影响激光熔化沉积效率。然后将机器控制代码导入激光增材制造设备（包括激光直接沉积设备和激光清洗设备），通过调用调试设定代码进行模拟运行，确保程序无误后打开激光增材制造设备开始进行镁合金零件的修复或打印。所述激光直接沉积设备具体采用激光熔覆的方法进行直接沉积，即为激光熔覆沉积设备。

步骤S4中，先开启激光直接沉积设备中的送丝嘴，送丝嘴较激光清洗头提前开始工作0.01-0.2s，即提前送丝0.01-0.2s。

具体的，在激光增材制造的过程中确保激光清洗位于激光熔化沉积正前方，通过惰性气体喷嘴（即激光清洗头）激光清洗物吹散，镁合金丝材处于激光熔化沉积后方，打印开始前提前送丝0.01-0.2s，即送丝嘴较激光清洗头提前开始工作0.01-0.2s，优选为0.1s。

同时，送丝嘴位于激光熔覆头下方，送出的镁合金丝材与水平面夹角为0-50°，镁合金丝材送给位置与激光聚焦光斑重合。

步骤S5中，所述激光清洗头位于激光熔覆头的加工路径的前方；所述激光熔覆头与激光清洗头位置相对固定，位移速度一致，具体的，激光清洗头可摆动，在加工路径上的位移速度与激光熔覆头保持一致，同步工作。优选的，激光熔覆头工作时，激光出光位置同步惰性气体保护，气体流量为8-15L/min，气体出口距熔池位置优选为8mm；激光清洗头工作时，激光出光位置同步惰性气体保护，气体压力为0.3-0.8MPa，气体流量为8-20L/min。所述惰性气体可选自氩气、氮气、氦气中的一种，优选为氩气。

具体的，上述镁合金激光增材制造方法得到的镁合金的拉伸强度为235-260MPa，已经达到该材料航空材料手册中的性能指标，同时具有良好的延伸率和屈服强度，即具有良好的性能。

同时，上述镁合金激光增材制造方法可应用于制备和修复镁合金零件、镁合金产品。制备过程直接根据上述方法操作即可。在进行镁合金相关产品、零件的修复时，在步骤S3开启送丝嘴前，将镁合金的待修复试块进行清洗去除表面氧化膜并用有机溶液（优选为酒精或丙酮）擦拭干净，固定在激光增材制造设备的工作台上，其余同上述方法相同操作即可；其中，步骤S1中的镁合金激光增材制造的三维模型为镁合金的修复模型。

上述镁合金激光增材制造方法，可以有效解决镁合金激光直接熔化增材制造问题，确保增材制造过程质量；并且，在根据材料的特性调整合适的工艺参数后即可满足铝合金、铜合金丝材的激光增材制造的要求，即在优化改进后可以应用于激光直接熔化增材制造铝合金、铜合金等高反材料。

实施例1

提取待修复镁合金ZM5试块的缺损位置模型，通过三维软件进行模型处理得到待修复模型，添加合适的修复余量。

处理好的修复模型导入到专用切片软件，设定分层厚度（即打印层高）0.4mm，激光直接沉积的加工参数为：功率1500W，扫描速率480mm/min，送丝速率1m/min；设定激光清洗设备的清洗参数：功率为50W，频率为100KHz，清洗速率为240㎜/s，清洗宽度2mm，扫描次数为30次，激光清洗设备的预先开启时长0.25s。输出机器控制代码。

调节激光熔化沉积聚焦镜，将聚焦光斑直径设定为2mm，设定离焦量为25mm。

获得的机器控制代码导入激光增材制造设备（包括激光直接沉积设备和激光清洗设备），在测试模式下调用机器代码进行模拟运行，观察确保送丝位置在设定位置，激光清洗提前开启时间合适。

将直径为1.2mm的镁合金丝材ZM5装夹到激光复合制造设备的送丝机上，通过送丝管把镁合金丝材运送到送丝嘴，镁合金丝材位于激光光斑正下方。提前送丝0.1s，送出的镁合金丝材与水平面夹角为25°。

把待修复镁合金ZM5试块进行清洗，去除表面氧化膜并用酒精或丙酮擦拭干净，固定在激光增材制造设备工作台上。

在激光送丝嘴旁边安装气管，通入氩气，调节氩气压力为0.5MPa，气体流量为10L/min，气流从激光熔化沉积后方吹入。即激光直接沉积设备与激光清洗设备采用同一气管进行保护。

参数设定完成后运行设备程序，确保程序无误后打开激光器开始进行镁合金ZM5零件的修复。

修复完成后将试样制造成标准拉伸试样，按照GB/T228.1进行室温拉伸性能检测。

实施例2

将待打印的镁合金零件添加3mm余量，添加合适的增材制造工艺支撑，获得可以直接用于增材制造的打印模型。

处理好的修复模型导入到专用切片软件，设定分层厚度（即打印层高）0.4mm，激光直接沉积设备的加工参数：功率3000W，扫描速率600mm/min，送丝速率1.8m/min；设定激光清洗设备的清洗参数：功率为55W，频率为80KHz，清洗速率为250㎜/s，清洗宽度2mm，扫描次数为25次，激光清洗设备的预先开启时长0.2s。输出机器控制代码。

调节激光熔化沉积聚焦镜，将聚焦光斑直径设定为3mm，设定离焦量为15mm。

获得的机器控制代码导入激光增材制造设备，在测试模式下调用机器代码进行模拟运行，观察确保送丝位置在设定位置，激光清洗提前开启时间合适。

将直径为1.6mm的镁合金丝材AZ31装夹到激光复合制造设备的送丝机上，通过送丝管把镁合金丝材运送到送丝嘴，镁合金丝材位于激光光斑正下方。提前送丝0.1s，送出的镁合金丝材与水平面夹角为20°。

加工出大于零件外轮廓50mm的镁合金AZ31试块进行清洗，去除表面氧化膜并用酒精或丙酮擦拭干净，固定在激光增材制造设备工作台上。

在激光送丝嘴旁边安装气管，通入氩气，调节氩气压力为0.6MPa，气体流量为15L/min，气流从激光熔化沉积后方吹入。即激光直接沉积设备与激光清洗设备采用同一气管进行保护。

参数设定完成后运行设备程序，确保程序无误后打开激光器开始进行镁合金AZ31零件的打印，并制造同炉试块检测力学性能。

打印完成后将同炉试块加工成标准拉伸试样，按照GB/T228.1进行室温拉伸性能检测。

实施例3

将待打印的镁合金零件添加3mm余量，添加合适的增材制造工艺支撑，获得可以直接用于增材制造的打印模型。

处理好的修复模型导入到专用切片软件，设定分层厚度（即打印层高）0.4mm，激光直接沉积设备的加工参数：功率1400W，扫描速率480mm/min，送丝速率1.0m/min；设定激光清洗设备的清洗参数：功率为50W，频率为60KHz，清洗速率为240㎜/s，清洗宽度2mm，扫描次数为30次，激光清洗设备的预先开启时长0.25s。输出机器控制代码。

调节激光熔化沉积聚焦镜，将聚焦光斑直径设定为3mm，设定离焦量为15mm。

获得的机器控制代码导入激光增材制造设备，在测试模式下调用机器代码进行模拟运行，观察确保送丝位置在设定位置，激光清洗提前开启时间合适。

将直径为1.0mm的镁合金丝材AZ31装夹到激光复合制造设备的送丝机上，通过送丝管把镁合金丝材运送到送丝嘴，镁合金丝材位于激光光斑正下方。提前送丝0.1s，送出的镁合金丝材与水平面夹角为25°。

在工作台上特定位置放置待打印的镁合金零件的底座。

在激光送丝嘴旁边安装气管，通入氩气，调节氩气压力为0.3MPa，气体流量为15L/min，气流从激光熔化沉积后方吹入。即激光直接沉积设备与激光清洗设备采用同一气管进行保护。

参数设定完成后运行设备程序，确保程序无误后打开激光器开始进行镁合金AZ31零件的打印，并制造同炉试块检测力学性能。

打印完成后将同炉试块加工成标准拉伸试样，按照GB/T228.1进行室温拉伸性能检测。

实施例4

将待打印的镁合金零件添加3mm余量，添加合适的增材制造工艺支撑，获得可以直接用于增材制造的打印模型。

处理好的修复模型导入到专用切片软件，设定分层厚度（即打印层高）0.3mm，激光直接沉积设备的加工参数：功率900W，扫描速率480mm/min，送丝速率1.0m/min；设定激光清洗设备的清洗参数：功率为45W，频率为50KHz，清洗速率为200㎜/s，清洗宽度2mm，扫描次数为25次，激光清洗设备的预先开启时长0.25s。输出机器控制代码。

调节激光熔化沉积聚焦镜，将聚焦光斑直径设定为2mm，设定离焦量为10mm。

获得的机器控制代码导入激光增材制造设备，在测试模式下调用机器代码进行模拟运行，观察确保送丝位置在设定位置，激光清洗提前开启时间合适。

将直径为0.6mm的镁合金丝材AZ31装夹到激光复合制造设备的送丝机上，通过送丝管把镁合金丝材运送到送丝嘴，镁合金丝材位于激光光斑正下方。提前送丝0.1s，送出的镁合金丝材与水平面夹角为25°。

在工作台上特定位置放置待打印的镁合金零件的底座。

在激光送丝嘴旁边安装气管，通入氩气，调节氩气压力为0.8MPa，气体流量为8L/min，气流从激光熔化沉积后方吹入。即激光直接沉积设备与激光清洗设备采用同一气管进行保护。

参数设定完成后运行设备程序，确保程序无误后打开激光器开始进行镁合金AZ31零件的打印，并制造同炉试块检测力学性能。

打印完成后将同炉试块加工成标准拉伸试样，按照GB/T228.1进行室温拉伸性能检测。

实施例5

将待打印的镁合金零件添加3mm余量，添加合适的增材制造工艺支撑，获得可以直接用于增材制造的打印模型。

处理好的修复模型导入到专用切片软件，设定分层厚度（即打印层高）0.3mm，激光直接沉积的加工参数为：功率1400W，扫描速率600mm/min，送丝速率0.8m/min；设定激光清洗设备的清洗参数：功率为60W，频率为80KHz，清洗速率为300㎜/s，清洗宽度2mm，扫描次数为30次，激光清洗设备的预先开启时长0.2s。输出机器控制代码。

调节激光熔化沉积聚焦镜，将聚焦光斑直径设定为3mm，设定离焦量为15mm。

获得的机器控制代码导入激光增材制造设备（包括激光直接沉积设备和激光清洗设备），在测试模式下调用机器代码进行模拟运行，观察确保送丝位置在设定位置，激光清洗提前开启时间合适。

将直径为1mm的镁合金丝材AZ31装夹到激光复合制造设备的送丝机上，通过送丝管把镁合金丝材运送到送丝嘴，镁合金丝材位于激光光斑正下方。提前送丝0.1s，送出的镁合金丝材与水平面夹角为50°。

把待修复镁合金AZ31试块进行清洗，去除表面氧化膜并用酒精或丙酮擦拭干净，固定在激光增材制造设备工作台上。

在激光送丝嘴旁边安装气管，通入氩气，调节氩气压力为0.5MPa，气体流量为10L/min，气流从激光熔化沉积后方吹入。即激光直接沉积设备与激光清洗设备采用同一气管进行保护。

参数设定完成后运行设备程序，确保程序无误后打开激光器开始进行镁合金AZ31零件的修复。

打印完成后将同炉试块加工成标准拉伸试样，按照GB/T228.1进行室温拉伸性能检测。

根据实施例1设置一下对比例，所述对比例与实施例1的区别如下表2。

表2 对比例与实施例1的区别

将实施例与对比例制备得到的镁合金零件打印完成后，将同炉试块加工成标准拉伸试样，按照GB/T228.1进行室温拉伸性能检测，同时测定实施例和对比例的成品率，得到的性能参数如下表3-4。

表3实施例1-5的性能结果表

表4 对比例1-8的性能结果表

由表3可知，本发明的实施例1-5的镁合金零件，良品率为96-99%；同炉试块的抗拉强度为246-260MPa，屈服强度为124-129MPa，延伸率为6-8%，即制备的镁合金具有高抗拉强度、屈服强度和延伸率，具有优异的性能，同时表面无开裂、气孔等明显缺陷。

由表4可知，对比例中1中镁合金的试块成型良好，但是成品率低，生产操作不易控制，丝材会与零件表面摩擦无法成型；对比例2会导致成型时单道坍塌，无法成型；对比例3和4中激光清洗效果不佳，导致镁合金氧化物、杂质等去除不干净，成型试块性能太低；对比例5和8中的激光调节太散，导致激光辐射散光不熔化镁合金丝材，无法成型；对比例6由于激光能量聚集，镁合金成型时应力太大开裂；对比例7中给定了少量的离焦量，此时成型表面质量良好，但是微观组织发现裂纹，经检测强度偏低。

其中，实施例1得到的镁合金同炉试块的图片如图1，显微图如图2；实施例2得到的镁合金同炉试块的图片如图3，显微图如图4；对比例3得到的镁合金同炉试块的图片如图5，显微图如图6。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种镁合金激光增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立镁合金激光增材制造的三维模型，分层切片处理后得到分层切片数据，并设计激光增材制造的加工路径；

S2：通过激光增材制造的加工路径设定激光直接沉积设备的激光熔覆加工参数；

S3：根据激光熔覆加工参数，确定加工过程中激光清洗设备的清洗参数；

S4：送丝嘴开始工作，采用提前送丝的方式将镁合金丝材按照S1设计的加工路径逐层堆积；

S5：接着开启激光清洗头，然后开启激光熔覆头；激光清洗头和激光熔覆头根据设定的参数，同步工作，将S4堆积的镁合金丝材激光清洗、激光熔覆，获得镁合金零件或镁合金产品。

2.如权利要求1所述的镁合金激光增材制造方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述激光清洗头位于激光熔覆头的加工路径的前方；所述激光熔覆头与激光清洗头位置相对固定，位移速度一致。

3.如权利要求2所述的镁合金激光增材制造方法，其特征在于，所述步骤S2中，激光直接沉积设备的加工参数为：激光扫描速率为360-720mm/min，送丝速率为0.8-3m/s，打印层高为0.3-0.6mm，激光聚焦光斑的直径为1-4mm。

4.如权利要求3所述的镁合金激光增材制造方法，其特征在于，所述步骤S2中，激光直接沉积设备的加工参数中，激光功率、离焦量根据镁合金丝材的直径调整；其中，激光功率大于800W，离焦量为10-30mm。

5.如权利要求4所述的镁合金激光增材制造方法，其特征在于，所述步骤S3中，激光清洗设备的清洗参数为：功率为40-90W，频率为50-120KHz，清洗速率200-1000mm/s，清洗宽度1-3mm，清洗次数20-50次。

6.如权利要求1所述的镁合金激光增材制造方法，其特征在于，所述步骤S4中，送丝嘴较激光清洗头提前开始工作0.01-0.2s。

7.如权利要求5所述的镁合金激光增材制造方法，其特征在于，所述步骤S4中，送丝嘴位于激光熔覆头下方，送出的镁合金丝材与水平面夹角为10-50°，镁合金丝材送给位置与激光聚焦光斑重合。

8.如权利要求7所述的镁合金激光增材制造方法，其特征在于，所述步骤S5中，激光清洗头相较于激光熔覆头提前开启的时间=激光清洗设备的清洗宽度/激光直接沉积设备的激光扫描速率。

9.如权利要求1所述的镁合金激光增材制造方法，其特征在于，所述步骤S5中，激光熔覆头工作时，激光出光位置同步惰性气体保护，气体流量为8-15L/min；激光清洗头工作时，激光出光位置同步惰性气体保护，气体压力为0.3-0.8MPa，气体流量为8-20L/min。

10.如权利要求1-9任意一项所述的镁合金激光增材制造方法在制备和修复镁合金零件、镁合金产品中的应用。

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