一種高精度金屬基復(fù)合材料的制備設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高精度金屬基復(fù)合材料的制備設(shè)備，屬于復(fù)合材料制備領(lǐng)域和增材制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬基復(fù)合材料是近年迅速發(fā)展起來的高性能材料之一，可顯著改善基體材料的耐蝕性、耐磨性或提高基體材料的強(qiáng)度，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]目前常用的金屬基復(fù)合材料制備方法有攪拌鑄造法、粉末冶金法、原位生成法、擠壓鑄造法、噴射成形法等，但這些傳統(tǒng)的金屬基復(fù)合材料制備方法均有其局限性或不足之處。攪拌鑄造法工藝較復(fù)雜，且需選擇合適的攪拌材料，否則易造成攪拌材料對合金的污染，如果加入的增強(qiáng)相與基體材料潤濕性不好或密度差別較大，還存在增強(qiáng)相分布不均的問題；粉末冶金法制備復(fù)合材料存在工藝設(shè)備復(fù)雜、成本偏高的缺點(diǎn)，且不易制備形狀復(fù)雜的零件，同時在生產(chǎn)過程中還存在粉末燃燒和爆炸等危險，不易進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，對于制備體積偏大的金屬基復(fù)合材料，粉末冶金法不是一種理想的制備方法。原位生成法制備復(fù)合材料有很大的局限性，因?yàn)樵摲ㄖ屑尤氲挠糜谏稍鰪?qiáng)相的原料必須進(jìn)行恰當(dāng)?shù)倪x擇，使其與基體金屬反應(yīng)生成所需的增強(qiáng)相，且不能生成其它有害物質(zhì)。擠壓鑄造法同樣存在工藝復(fù)雜且工藝控制難度大的缺點(diǎn)，且對大體積零件或產(chǎn)品、幾何形狀復(fù)雜的的零件或產(chǎn)品采用擠壓鑄造法難以保證其產(chǎn)品尺寸精度或質(zhì)量；形狀和尺寸的影響，因而，針對大體積的零件擠壓鑄造法適應(yīng)性不高。噴射沉積法是將金屬液霧化為液體然后沉積在基板上，同時在噴射的過程中通過噴嘴將強(qiáng)化相也注入霧化的金屬液滴中的金屬基復(fù)合材料制備方法，該法存在設(shè)備復(fù)雜、工藝控制困難等問題。如合理的沉積距離確定困難，沉積距離太大，液滴在飛行過程中即已大部分凝固，從而只能得到松散的粉末；如果沉積距離太小，則凝固前沿液膜過厚，引起金屬液流動，同樣得不到合乎質(zhì)量要求的沉積體。過熱度控制困難，過熱度太低則金屬液體粘度大，易引起導(dǎo)液管堵塞；過熱度太高又會使耗電量升高，粘度沒太大改善，反而使成本提高。增強(qiáng)相粒子加入壓力及加入距離控制困難，加入壓力過大，霧化流易被吹偏，加入距離太大則霧化流已大部分凝固為固態(tài)，增強(qiáng)相不易與凝固的顆粒結(jié)合，加入距離太小，又易導(dǎo)致導(dǎo)液管端部產(chǎn)生正壓，出現(xiàn)反噴現(xiàn)象。
[0004]本實(shí)用新型采用激光熔融技術(shù)將基體金屬表面一定區(qū)域一定厚度的金屬層熔化，再采用一定壓力的惰性氣體將增強(qiáng)相顆?；蚓ы殗娚涞饺廴诘慕饘賹由希缓笥脡毫亴η队性鰪?qiáng)相顆?；蚓ы毜娜廴诮饘賹舆M(jìn)行輥壓，提高增強(qiáng)相顆粒或晶須與基體金屬的結(jié)合力。本實(shí)用新型可克服前述金屬基復(fù)合材料制備方法的一個或多個缺點(diǎn)，與前述傳統(tǒng)的金屬基復(fù)合材料制備工藝相比，本實(shí)用新型具有工藝簡單、增強(qiáng)相分布可控、對產(chǎn)品或零件尺寸適應(yīng)性強(qiáng)，既可在原始尺寸大的金屬基體上制備增強(qiáng)層也可在原始尺寸小的金屬基體上制備增強(qiáng)層，增強(qiáng)相材料選擇范圍廣，可精確控制增強(qiáng)層的尺寸及位置，增強(qiáng)相與基體金屬結(jié)合力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是在已有的金屬材料或金屬零件表面精確地制造出一層尺寸、位置精確可控的增強(qiáng)層，以改善原有金屬材料或金屬零件相應(yīng)區(qū)域的耐磨性、耐蝕性或強(qiáng)度。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:
[0007]—種高效高精度金屬基復(fù)合材料的制備設(shè)備，其特征在于包括:控制裝置、升降工作平臺、真空系統(tǒng)、激光發(fā)射器、壓力鋪粉裝置、壓力滾輪裝置、工作端平移裝置。
[0008]所述工作端平移裝置包括:Y軸分度齒輪、機(jī)架延生固定端、X軸精密螺桿、Y軸導(dǎo)軌、Y軸精密螺桿、X軸移動平臺、X軸導(dǎo)軌、X軸分度齒輪；x軸Y軸分度齒輪分別與電動機(jī)相咬合，通過電動機(jī)旋轉(zhuǎn)再由分度齒輪帶動X軸Y軸螺桿轉(zhuǎn)動進(jìn)而使X軸Y軸移動平臺沿X軸Y軸螺桿平移；
[0009]壓力滾輪裝置包括滾子、活塞、套筒、小孔、阻力彈簧；該裝置由控制裝置控制，調(diào)節(jié)掃描加工過程中滾子對加工平面的壓力；壓力鋪粉裝置可由控制裝置控制其粉末噴出量和噴出速度；
[0010]激光發(fā)射器、壓力鋪粉裝置、壓力滾輪裝置依次安裝在工作端平移裝置的X軸移動平臺上，激光發(fā)射器、壓力鋪粉裝置和壓力滾輪裝置在工作平面上投影距離在1mm以內(nèi)；
[0011]本實(shí)用新型的基本思想是:通過計(jì)算機(jī)建立待加工原件三維模型，再由控制系統(tǒng)將待加工金屬零件或金屬基材表面需要加工的區(qū)域進(jìn)行微區(qū)劃分處理，并計(jì)算加工軌跡生成相關(guān)數(shù)控信號，該數(shù)控信號用于調(diào)控與控制系統(tǒng)相連接的激光發(fā)射器、壓力布粉裝置、壓力滾輪裝置、工作端平移裝置、升降工作平臺協(xié)同工作。先用激光束將待加工原件表面金屬融化，壓力布粉裝置再噴出粉末，粉末因有一定動能而進(jìn)入液態(tài)金屬，之后壓力滾輪裝置再在其表面以一定壓力壓過使增強(qiáng)粉末與液態(tài)基體更好混合，最后激光束再次將其熔化使增強(qiáng)相與基材更好結(jié)合。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0013](I)克服傳統(tǒng)復(fù)合材料制作工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)，采用自動化控制簡化制作工藝，降低制作成本；
[0014](2)精密控制復(fù)合材料的制備區(qū)域，提高材料利用率，進(jìn)一步降低成本；
[0015](3)可在金屬零件或金屬基材表面制造一層復(fù)合材料，加強(qiáng)復(fù)合材料與實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)系。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型工作端平移裝置示意圖。
[0018]圖3是本實(shí)用新型工作端平移裝置剖面圖。
[0019]圖4是實(shí)施例1待加工表面進(jìn)行區(qū)域劃分示意圖。
[0020]圖5是本實(shí)用新型壓力滾輪裝置示意圖。
[0021]圖6是本實(shí)用新型壓力滾輪裝置剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面通過借助實(shí)施例及附圖更加詳細(xì)地說明本實(shí)用新型，但下列實(shí)施例及附圖僅是說明性的，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并