首页 . 工学 . 机械工程 . 〔机械制造工艺与装备〕 . 增材制造工艺与装备 . 金属增材制造 . 金属激光直接成形 . 激光熔化沉积

激光熔化沉积

/laser melting deposition or laser cladding deposition/
条目作者林鑫

林鑫

最后更新 2023-09-20
浏览 163
最后更新 2023-09-20
浏览 163
0 意见反馈 条目引用

将信息化增材成形原理与激光熔覆技术相结合,通过激光熔化/快速凝固逐层沉积“生长/增材制造”,由零件CAD模型一步完成全致密、高性能整体金属结构件的“近净成形制造”。

英文名称
laser melting deposition or laser cladding deposition
所属学科
机械工程

首先在计算机中生成零件的三维CAD实体模型,然后将模型按一定的厚度切片分层,即将零件的三维形状信息转换成一系列二维轮廓信息,随后在数控系统的控制下,用同步送粉激光熔覆的方法将金属粉末材料按照一定的填充路径,在一定的基材上逐点填满给定的实体截面二维形状,重复这一过程逐层堆积形成三维实体零件。原则上也可以采用同步送丝激光熔覆的方法来成形零件。

激光熔化沉积(LMD)、激光熔覆沉积(LCD)、激光立体成形(LSF)、激光快速成形(LRF)、激光近净成形制造(LENS)和激光固结(LC)等均属于同类工艺的范畴。

激光熔化沉积技术以成形可以直接使用的承载力学载荷的金属零件为目标,不仅关注其三维成形特性,同时也关注其力学性能。这项技术可以应用的材料种类广泛,可沉积钛合金、高温合金、钢、铝合金和难熔合金等,从理论上讲,任何能够吸收激光能量的粉末材料都可以用于激光熔化沉积工艺。同时,由于同步送粉/丝的材料送进特点,使得激光熔化沉积技术还可以用于具有结构梯度和功能梯度的梯度复合材料的成形制造。截至2016年,激光熔化沉积小型零件的成形精度可优于0.05毫米,表面粗糙度值Ra可小于1微米;大型零件的成形精度可优于1毫米,表面粗糙度值Ra可小于10微米。考虑到效率和精度的适当平衡,激光熔化沉积技术主要用于零件的近成形,一般还需要进行少量的后续机械加工才能最终完成零件的制造。

由于激光熔化沉积零件的力学性能可以达到锻件水平,而且能够直接成形制造具有复杂结构的零件,国际上众多的研究机构和研究者已将这项技术推广应用于航空、航天、医学植入体、船舶、机械、能源、动力领域复杂整体构件的高性能直接成形和快速修复等。与国际同步,中国的北京航空航天大学、西北工业大学和西安交通大学等单位同样也已就这项技术进行了大量的成功应用及示范推广。总体来说,航空航天领域仍然是激光熔化沉积技术应用最为广泛的领域。需要指出的是,激光熔化沉积技术尤其适用于需要去除大量材料才能完成几何形状零件的制造。除此之外,重大装备高性能零部件的低成本快速修复及再制造也是激光熔化沉积技术的一个重要应用领域。

激光熔化沉积技术的研究和发展方向为:①激光熔化沉积的材料、工艺的基础研究和工程化研究。②先进激光熔化沉积装备技术的研发。③高性能激光成形修复再制造技术。④同锻造、铸造、机械加工、电解和电火花等传统制造技术相结合的激光组合制造技术。⑤激光熔化沉积专用材料体系。⑥激光熔化沉积材料、工艺与装备的质量标准体系。

激光熔化沉积技术是一种“高性能材料制备与金属零件近净成形”一体化先进制造技术,属于“变革性”的技术。激光熔化沉积技术尚有进一步降低制造成本的广阔空间,包括激光器及其运行的成本和人力的成本。未来,激光熔化沉积将不仅只是在高性能、小批量、快速反应的零件生产与试制的领域具有竞争力,在批量生产领域的竞争力也会逐渐加强。

  • 王华明.高性能大型金属构件激光增材制造:若干材料基础问题.航空学报,2014,35(10):2690-2698.

相关条目

阅读历史

    意见反馈

    提 交

    感谢您的反馈

    我们会尽快处理您的反馈!
    您可以进入个人中心的反馈栏目查看反馈详情。
    谢谢!