摘要

本工作提出了一种振荡线激光增材制造(O-WLAM)，它是基于线激光增材制造技术(WLAM)并结合激光振荡焊接技术。对于不同的激光振荡模式，表现出随着振荡频率和振荡幅度的增加，气孔、显微组织和柱状晶粒尺寸等冶金缺陷减少的趋势。在激光振荡下形成的凝固晶粒中，熔池搅拌的复杂振荡可能导致 b 晶粒尺寸的细化效果。相应的原b晶粒的外延生长趋势也减弱。本工作的工艺实验为线材激光增材制造提供了激光振荡的新思路。利用激光振荡实现冶金缺陷的改善和显微组织的优化对于线材激光增材制造具有一定的指导意义。

引言

线材激光增材制造(WLAM)的优势在于工作时间、位置和能量的精确控制。关于WLAM，利用激光增材层制造(L-ALM)技术通过送Tie6Ale4V线，可以称为WLAM。通过调整激光功率、送丝速度、焊接速度、高度增量和重叠百分比等适用的加工参数，并采用适当的热处理方法，制备沉积块并实现柱状到等轴转变(CET)。除了之外，还利用机器人激光/线直接金属沉积系统来获得块状和薄壁样品。结果表明，由于界面冷却时间间隔不同的热历史会导致不同的微观结构和性能。然而，制作的样品内部孔隙等缺陷仍然存在。在比较三种增材制造方法(WAAM、激光电弧混合增材制造 (LHAM) 和振荡 LHAM (O-LHAM))后，提出了使用激光振荡来优化沉积质量的想法。通过激光振荡引起熔池的强烈搅拌作用，使晶粒更加细化，晶粒织构发生变化。在激光搅拌过程中，孔隙率得到抑制。此外，制造样品的表面粗糙度和加工余量也得到了改善。因此，激光振荡在改善 WLAM 的冶金和微观结构缺陷方面发挥着关键作用。由于与金属成形相同的原理，激光振荡也被应用在激光焊接领域，正如文献所声称的那样。[15,16]细化晶粒并消除缺陷。将激光振荡技术应用于Invar合金的激光焊接中，也能得到类似的结果。 大多数相关研究更多地关注激光振荡焊接，而不是增材制造。 这是因为逐层重熔时熔池内的复杂性。 另外，O-WLAM之前的研究主要集中在单一激光振荡路径上，其振荡路径为圆形。 本研究为具有不同振荡路径(线性、圆形、8形和无限)的Tie6Ale4V的O-WLAM提供了新的见解。 在无振荡的情况下确定了激光功率、送丝速度和熔敷速度的最佳组合，并为四个激光路的振荡选择了最佳的激光振荡工艺参数，每个激光路都作为多路激光振荡的基础。 -轨道和多层沉积。 研究了 O-WLAM 期间振荡幅度 (A) 和频率 (F) 对沉积外观和微观结构演变的影响。 论证了激光振荡路径、振荡参数和微观结构演化之间的关系。 此外，还探讨了晶粒取向转变和缺陷消除的机制。