[发明专利]一种激光快速成型金属零件的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光快速成型金属零件方法，属于激光加工生产技术领域。

背景技术

利用传统方法制造金属零件生产周期长、生产成本高、设计灵活性小，通常只适于大批量生产，而且需制作昂贵的工、模具。但是，实际生产中所需的零件可能是单件或小批量，这就向人们提出了一个有趣的课题，即如何按照要求快速生产出合格的零件，以缩短生产周期和降低成本。随着激光技术、计算机技术、CAD/CAM技术以及机械工程技术的发展，特别是激光快速原型技术的发展，快捷地生产出合格的零部件已成为可能。快速原型技术RP是80年代后期兴起的一项高新技术，它通过材料添加方式快速将CAD模型直接转换成实体模型，而不需要传统的模具、工具或其它的人工干涉，它集成了机械工程、数控技术、激光技术及材料科学等领域的最新成果，可以自动而迅速的将设计思想转化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零件，从而对产品进行快速评价、修改，以响应市场需求，提高企业的竞争能力。利用快速原型技术虽然可以方便地制成用于制造金属零件的原型，但它们不能完全模拟出工程师的设计，工程师需要的是一种与最终产品一样的零件。为了制得所需的金属零件，需先由非金属原型做出铸模，再由铸模进行生产。如何避免上述两步操作，直接制作出金属零件，这是目前利用激光进行快速制造的热点。我们将就目前快速成型金属零件的两种方法进行简要评述，并指出其发展前景。

发明内容

本发明的目的是发明一种激光快速金属零件的方法，填补国内空白。

成型技术

激光涂覆制造技术也称近形技术，是激光熔覆技术和快速原型技术的基础上发展起来的一种新技术。首先，由CAD产生零件模型，并用分层切片软件对其进行处理，获得各截面形状的信息参数，作为工作台进行移动的轨迹参数。工作台在计算机的控制下，根据几何形体各层截面的坐标数据进行移动的同时，用激光涂覆的方法将材料进行逐层堆积，最终形成具有一定外形的三维实体零件，制造原理示意图如图1所示，系统主要由高功率激光器、送粉系统、高精度数控工作台和熔池温度控制和反馈系统组成。使用聚焦激光辐照时，形成的熔池很小，可制出外形精密的零件。因烧结点的大小和激光束的有效直径差不多，故零部件的壁厚可以精确调节，这样就减少了后处理工序。激光近形方法提高了设计的灵活性，通过改变CAD模型文件可使设计工程师方便、经济地对零件进行修改补充，还可以灵活改变零件不同部位的成分，使零件具有优异的综合性能。生产周期大大缩短，效率高。可以成型的材料种类广泛，只要被加工材料对所用激光器的激光波长有低的反射率，这种材料就可用L ENS法来处理。激光涂覆制造技术易实现选区熔覆，可以用来修复大的金属零件。不需要制作昂贵的工模具，生产成本低。