[发明专利]一种激光冲击锻打金属3D打印复合制造方法及装置

权利要求书

1.一种激光冲击锻打金属3D打印复合制造方法，其特征在于，包括：

按照预设的3D打印填充扫描路径进行热源对金属粉末的熔合，并形成工件的熔覆层；

对所述熔覆层进行激光冲击处理，以利用激光冲击诱导的冲击波对所述熔覆层进行冲击锻打；

逐层堆叠各层所述熔覆层，并形成工件。

2.根据权利要求1所述的激光冲击锻打金属3D打印复合制造方法，其特征在于，在按照预设的3D打印填充扫描路径进行热源对金属粉末的熔合之前，还包括：

根据工件模型生成3D打印填充扫描路径。

3.根据权利要求2所述的激光冲击锻打金属3D打印复合制造方法，其特征在于，根据工件模型生成3D打印填充扫描路径，具体包括：

对工件模型进行切片分层，以获得各个分层截面的轮廓形状，再根据所述轮廓形状生成各层所述熔覆层的3D打印填充扫描路径。

4.根据权利要求3所述的激光冲击锻打金属3D打印复合制造方法，其特征在于，按照所述3D打印填充扫描路径进行热源对金属粉末的熔合时，在所述金属粉末中输送用于防止其氧化的惰性气体。

5.根据权利要求4所述的激光冲击锻打金属3D打印复合制造方法，其特征在于，按照所述3D打印填充扫描路径进行热源对金属粉末的熔合时，控制所述金属粉末的使用量，以使形成的熔覆层的厚度占工件高度的1％～2％。

6.根据权利要求5所述的激光冲击锻打金属3D打印复合制造方法，其特征在于，形成工件之后，还包括：

对工件进行热机耦合数值仿真，并确定工件的残余应力集中区域；

测量工件上残余应力集中区域的应力分布情况，并据此对其进行激光冲击处理，以消除有害拉应力。

7.一种激光冲击锻打金属3D打印复合制造装置，其特征在于，包括工作台(1)、设置于其上并用于按照预设的3D打印填充扫描路径进行移动的热源喷嘴(2)、与所述热源喷嘴(2)同步运动并用于将金属粉末喷出以使热源将其熔合并形成熔覆层的送粉喷嘴(3)、与所述热源喷嘴(2)同步运动并用于对所述熔覆层进行激光冲击处理以利用激光冲击诱导的冲击波对所述熔覆层进行冲击锻打的激光喷嘴(4)。

8.根据权利要求7所述的激光冲击锻打金属3D打印复合制造装置，其特征在于，还包括与所述送粉喷嘴(3)连通、用于在金属粉末中添加防止其氧化的惰性气体的保护气管(5)。

9.根据权利要求8所述的激光冲击锻打金属3D打印复合制造装置，其特征在于，还包括设置于所述工作台(1)上、用于检测所述熔覆层温度的温度传感器(6)，以及与所述温度传感器(6)信号连接、用于根据其检测值控制所述热源喷嘴(2)的出口温度的温度控制器(7)。

10.根据权利要求9所述的激光冲击锻打金属3D打印复合制造装置，其特征在于，还包括与所述温度传感器(6)信号连接、用于根据其检测值对工件进行热机耦合数值仿真以确定工件的残余应力集中区域的应力仿真模块(8)，以及根据所述应力仿真模块(8)的仿真结果测量工件上残余应力集中区域的应力分布情况的应力检测模块(9)，且所述应力检测模块(9)与所述激光喷嘴(4)信号连接，以使其根据所述应力检测模块(9)的检测结果对工件进行激光冲击处理并消除有害拉应力。