RU2688969C2 - Способ получения полых покрытий при газопорошковой лазерной наплавке со сканированием излучения - Google Patents
Способ получения полых покрытий при газопорошковой лазерной наплавке со сканированием излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688969C2 RU2688969C2 RU2017105436A RU2017105436A RU2688969C2 RU 2688969 C2 RU2688969 C2 RU 2688969C2 RU 2017105436 A RU2017105436 A RU 2017105436A RU 2017105436 A RU2017105436 A RU 2017105436A RU 2688969 C2 RU2688969 C2 RU 2688969C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filler
- surfacing
- layer
- substrate
- laser
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 7
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу послойной лазерной наплавки порошковых материалов на поверхность металлической заготовки, к способам аддитивных технологий для создания поверхностных покрытий с полостями. Способ включает сканирование лазерного луча по подложке, подачу присадочного порошка в ванну расплава и плавление его с получением слоя наплавленного материала. Наплавку каждого последующего слоя проводят перпендикулярно направлению предыдущего слоя, при этом формирующий полости наполнитель укладывают параллельно направлению движения при наплавке. Технический результат изобретения заключается в получении наплавленного покрытия с полостями за счет предварительного нанесения формирующего наполнителя в виде жгута или ленты из углеродного волокна на наплавляемую поверхность подложки (детали) в направлении движения с последующей лазерной наплавкой присадочного материала со сканированием излучения по прямой траектории перпендикулярно направлению движения и механического удаления наполнителя по окончании процесса. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к способам послойной лазерной наплавки порошковых материалов на поверхность металлической заготовки, к способам аддитивных технологий для создания полых поверхностных покрытий.
Из уровня техники известен способ изготовления полых металлических объектов с внутренними полостями сложной формы, которые используются для уменьшения веса и/или для более эффективного охлаждения поверхности (РФ 2210478 опубликован 20.08.2003).
Недостатком данного способа является применение вставок, формирующих внутренние каналы, с более низкой температурой плавления, чем материал покрытия и основы и невозможность использования метода для лазерной технологии нанесения покрытий.
Из уровня техники известен способ нанесения упрочняющего покрытия на металлические или металлсодержащие поверхности с использованием лазерного излучения со сканированием при изготовлении и восстановлении деталей машин и механизмов, работающих в особо сложных условиях повышенных нагрузок, вибраций, высоких температур и т.д. (РФ 2105826 опубликован 27.02.1998).
Недостатком данного способа является невозможность получения полого наплавленного покрытия за один проход при обработке поверхности.
Задачей изобретения является создание способа получения полых покрытий при газопорошковой лазерной наплавке со сканированием излучения, позволяющего в процессе обработки формировать в переходной зоне от основного материала подложки к наплавленному слою полый объем вдоль всего наплавленного слоя.
Технический результат, на который направлено изобретение, заключается в получении полого наплавленного покрытия за счет предварительного нанесения формирующего наполнителя в виде жгута или ленты из углеродного волокна на наплавляемую поверхность подложки (детали) в направлении движения с последующей лазерной наплавкой присадочного материала со сканированием излучения по прямой траектории перпендикулярно направлению движения и механического удаления наполнителя по окончании процесса.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана схема способа получения полых покрытий при газопорошковой лазерной наплавке со сканированием излучения, где наплавляемая поверхность подложки 1, формирующий наполнитель 2, сфокусированный лазерный луч 3, сканатор 4, газопорошковая смесь 5, коаксиальное сопло 6, наплавленный слой 7.
Способ получения полых покрытий при газопорошковой лазерной наплавке со сканированием излучения состоит в следующем: на наплавляемую поверхность подложки 1 с помощью клеевого или другого фиксирующего состава наносится формирующий наполнитель 2, в виде жгута из углеродного волокна. Сфокусированный лазерный луч 3 с помощью сканатора 4 сканируется перпендикулярно направлению перемещения наплавляемой поверхности подложки 1. Газопорошковая смесь 5, состоящая из присадочного материала и защитного газа подается через боковое сопло 6 или коаксиальное сопло в зону обработки. Таким образом, лазерный луч на наплавляемой поверхности 1 инициирует ванну расплава по обе стороны формирующего наполнителя 2, в которую вдувается порошковый присадочный материал. Порошковый материал плавится и после кристаллизации формирует наплавленный слой 7 в то время, пока зона обработки находится в области лазерного воздействия, луч многократно проходит, наращивая слой за слоем за каждый период. Таким образом, формирующий наполнитель 2, после образования покрытия занимает место в теле наплавленного слоя 7 в зоне перехода от основного материала подложки 1 к наплавленному слою 7. После окончания процесса формирования наплавленного слоя 7 формирующий наполнитель 2 удаляется из наплавленного слоя 7 механически, оставляя полый объем. В качестве формирующего наполнителя 2 выбирается материал с температурой плавления (испарения) выше температуры плавления подложки 1 и присадочного материала. Так для наплавки подложки из ст.45 сплавом Ni-Cr-B-Si в качестве формирующего наполнителя может быть использовано углеродное волокно.
При обработке больших поверхностей наплавку производят нанесением параллельных слоев с перекрытием 5-20%, в зависимости от формы наплавленного слоя (Фиг. 2).
При многослойной наплавке для получения покрытий значительной толщины формирующий наполнитель 2 фиксируется в зоны углубления между наплавленными слоями с последующей лазерной обработкой (Фиг. 3).
В зависимости от конструктивных особенностей обрабатываемой поверхности и при послойном нанесении нескольких покрытий (по толщине) наплавка последующего слоя может проводиться перпендикулярно или под углом направлению предыдущего слоя, следовательно, и формирующий наполнитель 2 должен быть уложен по направлению движения основы. По завершению обработки полые объемы будут находиться в каждом слое (Фиг. 4).
Сканирование лазерного луча производится по прямой, эллипсной или круговой траектории. Траектория сканирования определяется в зависимости от требований к наплавленному покрытию (формы, чистоты поверхности и т.д.).
Использование способа получения полых покрытий при газопорошковой лазерной наплавке со сканированием излучения позволит в процессе обработки формировать в переходной зоне от основного материала подложки к наплавленному слою полый объем вдоль всего наплавленного слоя.
Claims (9)
1. Способ газопорошковой лазерной наплавки многослойного покрытия, включающий сканирование лазерного луча по подложке, подачу присадочного порошка в ванну расплава и плавление его с получением слоя наплавленного материала, отличающийся тем, что получают наплавленное покрытие с полостями, при этом предварительно на наплавляемую поверхность подложки осуществляют нанесение формирующего полости наполнителя в виде жгута из углеродного волокна в направлении перемещения подложки, а последующую лазерную наплавку присадочного материала осуществляют со сканированием лазерного луча по прямой траектории перпендикулярно направлению перемещения, и по окончании наплавки наполнитель механически удаляют.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что наплавку каждого последующего слоя проводят перпендикулярно направлению предыдущего слоя, при этом формирующий полости наполнитель укладывают параллельно направлению движения при наплавке.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что наплавку последующего слоя осуществляют под углом к направлению предыдущего слоя.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке больших поверхностей наплавку производят нанесением параллельных слоев с перекрытием 5-20%.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при многослойной наплавке для получения покрытий значительной толщины формирующий наполнитель фиксируют в зоны углубления между наплавленными слоями с последующей лазерной обработкой.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве формирующего полости наполнителя выбирают материал с температурой плавления выше температуры плавления подложки и присадочного материала.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве формирующего полости наполнителя используют ленту.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сканирование лазерного луча производят по эллипсной траектории.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сканирование лазерного луча производят по круговой траектории.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017105436A RU2688969C2 (ru) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Способ получения полых покрытий при газопорошковой лазерной наплавке со сканированием излучения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017105436A RU2688969C2 (ru) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Способ получения полых покрытий при газопорошковой лазерной наплавке со сканированием излучения |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017105436A RU2017105436A (ru) | 2018-08-21 |
RU2017105436A3 RU2017105436A3 (ru) | 2019-04-18 |
RU2688969C2 true RU2688969C2 (ru) | 2019-05-23 |
Family
ID=63255405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017105436A RU2688969C2 (ru) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Способ получения полых покрытий при газопорошковой лазерной наплавке со сканированием излучения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2688969C2 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2105826C1 (ru) * | 1995-05-19 | 1998-02-27 | Людмила Николаевна Димитриенко | Способ нанесения упрочняющего покрытия на металлические или металлосодержащие поверхности |
RU2210478C2 (ru) * | 1996-03-12 | 2003-08-20 | Юнайтед Текнолоджис Корпорейшн | Способ изготовления полых металлических объектов |
RU2388583C2 (ru) * | 2005-12-09 | 2010-05-10 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се | Способ изготовления плакированного материала и устройство для его изготовления |
US20150298263A1 (en) * | 2012-10-24 | 2015-10-22 | Liburdi Engineering Limited | Composite welding wire and method of manufacturing |
RU2606447C2 (ru) * | 2011-08-12 | 2017-01-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Покрытие с высокой короностойкостью, а также способ его получения |
RU2627824C2 (ru) * | 2013-01-31 | 2017-08-11 | Сименс Энерджи, Инк. | Нанесение суперсплава с применением порошкового флюса и металла |
-
2017
- 2017-02-21 RU RU2017105436A patent/RU2688969C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2105826C1 (ru) * | 1995-05-19 | 1998-02-27 | Людмила Николаевна Димитриенко | Способ нанесения упрочняющего покрытия на металлические или металлосодержащие поверхности |
RU2210478C2 (ru) * | 1996-03-12 | 2003-08-20 | Юнайтед Текнолоджис Корпорейшн | Способ изготовления полых металлических объектов |
RU2388583C2 (ru) * | 2005-12-09 | 2010-05-10 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се | Способ изготовления плакированного материала и устройство для его изготовления |
RU2606447C2 (ru) * | 2011-08-12 | 2017-01-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Покрытие с высокой короностойкостью, а также способ его получения |
US20150298263A1 (en) * | 2012-10-24 | 2015-10-22 | Liburdi Engineering Limited | Composite welding wire and method of manufacturing |
RU2627824C2 (ru) * | 2013-01-31 | 2017-08-11 | Сименс Энерджи, Инк. | Нанесение суперсплава с применением порошкового флюса и металла |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017105436A3 (ru) | 2019-04-18 |
RU2017105436A (ru) | 2018-08-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9278483B2 (en) | Additive layer fabrication method | |
EP2424706B1 (en) | Additive layer fabrication method | |
CN105537770B (zh) | 利用交叉双激光束的铝合金的激光传导方式焊接 | |
JP7170142B2 (ja) | 3d金属印刷方法およびかかる方法のための装置 | |
KR20220100951A (ko) | 다중 레이저 증착 용접 헤드를 갖는 레이저 증착 용접 장치 | |
US20140190942A1 (en) | Forming a layered structure | |
Zhang et al. | Influences of processing parameters on dilution ratio of laser cladding layer during laser metal deposition shaping | |
JP2011122213A (ja) | コールドスプレーによる皮膜形成方法及びコールドスプレー装置 | |
RU2664844C1 (ru) | Способ аддитивного изготовления трехмерной детали | |
CZ301527B6 (cs) | Zpusob povrchového legování válcovité, cástecne válcovité nebo duté válcovité konstrukcní soucásti | |
EP2246143A1 (en) | Additive layer fabrication method | |
EP4054779B1 (en) | Laser treatment systems for in-situ laser shock peening (lsp) treatment of parts during production thereof by a selective laser sintering or melting (sls/slm) process, and additive manufacturing systems implementing the same | |
Wang et al. | A fundamental investigation on three–dimensional laser material deposition of AISI316L stainless steel | |
KR20200006277A (ko) | 3d 프린터를 이용한 형상 적응형 냉각 채널이 형성된 몰드 및 그 제조 방법 | |
EP2246145A1 (en) | Additive layer fabrication method | |
RU2688969C2 (ru) | Способ получения полых покрытий при газопорошковой лазерной наплавке со сканированием излучения | |
Candel-Ruiz et al. | Strategies for high deposition rate additive manufacturing by laser metal deposition | |
Brockmann et al. | Strategies for high deposition rate additive manufacturing by laser metal deposition | |
RU2645631C1 (ru) | Способ нанесения покрытия на образец (варианты) и устройство для его осуществления (варианты) | |
US20210260701A1 (en) | Additive manufacturing with rotatable deposition head | |
EP3334558B1 (de) | Verfahren zum laserauftragsschweissen | |
Kalashnikov et al. | Structural evolution of 321 stainless steel in electron beam freeform fabrication | |
RU2725465C2 (ru) | 3d принтер | |
JP7133798B2 (ja) | 粉末溶融による線材の製造方法 | |
JP2018080356A5 (ru) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190619 |