(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210874280.3 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 黑龙江科技大 学 地址 150022 黑龙江省哈尔滨市松北区浦 源路2468号 (72)发明人 陈凯云　孟祥林　梁钰彬　张港港　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市晨晟知识产权代理 有限公司 23219 专利代理师 朱永林 (51)Int.Cl. B23K 26/34(2014.01) B23K 26/12(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种控制激光增材制造残余应力的电磁辅 助装置及其工作方法 (57)摘要 一种控制激光增材制造残余应力的电磁辅 助装置及其工作方法， 属于增材制造领域。 为控 制激光增材制造打印过程中的残 余应力。 本发明 包括计算机， 激光器， 扩束准直镜， 聚焦镜， 扫描 振镜， 励磁线圈， 打印工件， 基板； 所述计算机分 别连接激光器、 励磁线圈， 激光器发出的激光顺 序通过扩束 准直镜、 聚焦镜、 扫描振镜后， 通过励 磁线圈对打印工件进行激光加工， 打印工件放置 于基板上。 本发 明是一种新型降低金属材料残余 应力的方法， 具有加载速度快、 无污染等优点。 励 磁线圈能够产生磁场， 引起磁致振动与局部区域 作用， 形成局部微区塑性变形， 从而降低材料残 余应力。 解决了现有激光选区熔化增材制造过程 中应力控制难、 设备成本高的问题。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115091048 A 2022.09.23 CN 115091048 A 1.一种控制激光增材制造残余应力的电磁辅助装置， 其特征在于： 包括计算机(101)， 激光器(102)， 扩束准直镜(103)， 聚焦镜(104)， 扫描振镜(106)， 励磁线圈(107)， 打印工件 (108)， 基板(109)； 所述计算机(101)分别连接激光器(102)、 励磁线圈(107)， 激光器发出的激光顺序 通过 扩束准直镜(103)、 聚焦镜(104)、 扫描振镜(106)后， 通过励磁线 圈(107)对打印工件(108) 进行激光加工， 打印工件(108)放置 于基板(109)上。 2.根据权利要求1所述的一种控制激光增材制造残余应力的电磁辅助装置， 其特征在 于： 所述计算机(101)控制激光器(102)产生激光， 激光经过扩束准直镜(103)进行准直后， 进入聚焦镜(104)形成激光束(10 5)， 所述激光束光斑直径为10 0‑200 μm。 3.根据权利要求1或2所述的一种控制激光增材制造残余应力的电磁辅助装置， 其特征 在于： 激光的功率 为80‑200W。 4.根据权利要求3所述的一种控制激光增材制造残余应力的电磁辅助装置， 其特征在 于： 所述激光束(10 5)经过扫描振镜(10 6)反射， 对打印工件(108)进行激光加工 。 5.根据权利要求4所述的一种控制激光增材制造残余应力的电磁辅助装置， 其特征在 于： 所述计算机(101)控制励磁线圈(107)产生脉冲电流， 用于调节磁场强度， 在打印工件 (108)中产生感应涡流。 6.根据权利要求5所述的一种控制激光增材制造残余应力的电磁辅助装置， 其特征在 于： 所述励磁线圈(107)为直径10mm的中空铜管缠绕制成， 线圈截面为跑道型， 长80mm， 宽 40mm， 工作时线圈内通水冷却； 所述励磁线圈(107)交流电源频率为250Hz， 通过线圈的励磁 电流为10～40A。 7.根据权利要求6所述的一种控制激光增材制造残余应力的电磁辅助装置， 其特征在 于： 所述扫描振镜(10 6)为角度调节范围为1 ‑30°。 8.一种控制激光增材制造残余应力的 电磁辅助装置的工作方法， 依托于权利要求1 ‑7 之一所述的一种便携式台区智能融合终端功 能模块检测装置实现， 其特征在于： 所述计算 机控制激光器产生激光， 激光经过扩束准直镜进 行准直后， 进入聚焦镜形成激光束， 所述激 光束经过扫描振镜反射， 对打印工件进行激光加工； 所述计算机控制励磁线圈产生的励磁 电流发生改变， 从而调节磁场强度； 涡流与高频磁场作用产生电磁力， 根据楞次定律， 产生 的电磁力对成形件产生的主要作用是垂 直于成形件表面的冲击力作用， 从而 可以有效消减 成形件残余应力， 励磁线圈产生的高频磁场作为附加热源， 使得成形过程中工件表面得到 预热， 降低打印时的温度梯度， 提升成形质量。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115091048 A 2一种控制激光增材制造残余应力的电磁辅助装 置及其工作 方法 技术领域 [0001]本发明属于增材制造领域， 具体涉及一种控制激光增材制造残余应力的电磁辅助 装置及其工作方法。 背景技术 [0002]激光增材制造技术经过多年的发展， 在先进制造技术领域展现出越来越多的生机 与活力。 借助快速成形技术和大功 率激光熔覆 技术可以实现复杂结构金属零部件的快速无 模近净成形。 其大幅度缩减产品开发周期、 降低产品研发成本以及最大程度上节约原材料 的特点紧密贴合当今绿色制造、 循环经济的潮流， 展现出对传统制造 工艺明显的优势。 [0003]激光增材制造技术过程中产生的残余应力主要为热应力和组织应力两方面。 其 中， 热应力主要是 由于激光热量输入导致熔池与周围材料温度梯度极大， 温度较高的熔池 体积膨胀使周围基材产生塑性形变， 受到压应力， 而在冷却凝固过程的熔池则因体积收缩 而受到拉应力作用； 组织应力的产生则主要因冷凝过程中相变体积 变化不均以及相变的不 等时性引起的不均匀塑性变形。 激光增材制 造是极其复杂的物理过程， 成形件残余应力的 大小和方向受成形件材 料、 几何形状、 工艺 参数等诸多因素的影响。 [0004]目前的技术方案， 主要是根据加工经验进行工艺参数调整， 或者是打印完成后再 对工件进 行热等静压(HIP)等后处理， 但是效率较低， 且难以对打印过程中工件的残 余应力 进行实时控制。 发明内容 [0005]本发明要解决的技术问题是控制激光增材制造打印过程中的残余应力， 提出一种 控制激光增材制造残余应力的电磁辅助装置及其工作方法。 [0006]为实现上述目的， 本发明通过以下技 术方案实现： [0007]一种控制激光增材制造残余应力的电磁辅助装置， 包括计算机， 激光器， 扩束准直 镜， 聚焦镜， 扫描振镜， 励磁线圈， 打印工件， 基板； [0008]所述计算机分别连接激光器、 励 磁线圈， 激光器发出的激光顺序通过扩束准直镜、 聚焦镜、 扫描振镜后， 通过励磁线圈对打印工件进行激光加工， 打印工件放置 于基板上。 [0009]进一步的， 所述计算机控制激光器产生激光， 激光经过扩束准直镜进行准直后， 进 入聚焦镜形成激光束， 所述激光束光斑直径为10 0‑200 μm。 [0010]进一步的， 激光的功率 为80‑200W。 [0011]进一步的， 所述激光束经 过扫描振镜反射， 对打印工件进行激光加工 。 [0012]进一步的， 所述计算机控制励磁线圈产生脉冲电流， 用于调节磁场强度， 在打印工 件中产生感应涡流。 [0013]进一步的， 所述励磁线圈为直径10mm的中空铜管缠绕制成， 线圈截面为跑道 型， 长 80mm， 宽40 mm， 工作时线圈内通水冷却； 所述励磁线圈交流电源 频率为250Hz， 通过线圈的励说　明　书 1/5 页 3 CN 115091048 A 3