1.一种三维超声搅拌辅助激光金属成形的装置,其特征在于,所述装置包括:激光工作装置、三维超声搅拌装置;
所述激光工作装置包括:激光控制器、激光发生器、送粉器、激光头、反射镜、聚焦透镜;
激光控制器与激光发生器连接,送粉器与激光头连接,激光发生器发出的激光通过反射镜和聚焦透镜到达激光头;
所述三维超声搅拌装置包括:垂直超声振动装置、纵向超声振动装置、水平超声振动装置;所述垂直超声振动装置包括:垂直超声换能器、垂直超声变幅杆、垂直超声发生器;所述纵向超声振动装置包括:纵向超声换能器、纵向超声变幅杆、纵向超声发生器;所述水平超声振动装置包括:水平超声换能器、水平超声变幅杆、水平超声发生器;其中,垂直超声变幅杆、纵向超声变幅杆、水平超声变幅杆分别与试样的一个底面和两个相邻侧面相互垂直同轴连接,连接方式可采用螺纹;
所述试样置于工作平台上,工作平台置于底座上,所述底座上还设有纵向超声装置固定支撑墙、水平超声装置固定支撑墙分别用于支撑纵向超声振动装置、水平超声振动装置,垂直超声振动装置设于底座上。
2.如权利要求1所述三维超声搅拌辅助激光金属成形的装置,其特征在于,所述激光头为同轴送粉激光熔覆头。
3.如权利要求1所述三维超声搅拌辅助激光金属成形的装置,其特征在于,所述激光发生器为Nd:YAG激光器、半导体激光器或光纤激光器。
4.如权利要求1所述三维超声搅拌辅助激光金属成形的装置,其特征在于,所述垂直超声变幅杆、纵向超声变幅杆、水平超声变幅杆的材料是钛合金。
5.如权利要求1所述三维超声搅拌辅助激光金属成形的装置,其特征在于,所述垂直超声换能器、纵向超声换能器、水平超声换能器为压电换能器或磁致伸缩换能器。
6.利用如权利要求1所述装置进行三维超声搅拌辅助激光金属成形的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)对试样表面进行打磨,用乙醇擦拭表面去油污,烘干备用;
(2)将试样固定于工作平台上,打开两个或三个超声发生器,调节频率和功率,使试样产生高频振动,接着通保护气,送粉器开启、激光控制器开启,执行激光熔覆程序;
超声振动的工艺条件为:频率20~25kHz,功率500~5000W;
激光熔覆的工艺条件为:光斑直径为4~10mm,送粉速度为5~40g/min,保护气体为氩气,气体流速为4~10L/min,激光功率为0.5~2kW,扫描速度为100~500mm/min。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,激光熔覆结束后,先关闭激光控制器,过10秒再关闭两个或三个超声发生器。