[发明专利]一种同轴双光束激光预热成形缓冷应力缓释装置及方法

权利要求书

1.一种同轴双光束激光预热成形缓冷应力缓释装置，其特征在于：包括激光束(1)，以及延激光束(1)的出射方向依次设置的用于对激光束(1)进行扩束的扩束透镜、用于将扩束后的激光束平行输出的准直凸透镜(3)和用于接收平行激光束并输出同轴双光束的聚焦凸透镜(4)，其中扩束透镜能够在光路上移动进行动态聚焦，聚焦凸透镜(4)的直径为D，聚焦凸透镜(4)的凸面中心位置形成有直径为d的平面A，D>d，平面A用于将平行激光束平行输出形成直径为d的光斑A，聚焦凸透镜(4)的凸面部分用于将平行激光束聚焦形成直径为d’的光斑B，光斑A与光斑B同轴，且d>d’。

2.根据权利要求1所述的同轴双光束激光预热成形缓冷应力缓释装置，其特征在于：所述的聚焦凸透镜(4)为平凸透镜，其凸面一侧为入射侧，平面一侧为出射侧，其入射侧的平面A与出射侧的平面同轴且互相平行。

3.根据权利要求1所述的同轴双光束激光预热成形缓冷应力缓释装置，其特征在于：所述的准直凸透镜(3)为平凸透镜，其平面一侧为入射侧，凸面一侧为出射侧。

4.根据权利要求3所述的同轴双光束激光预热成形缓冷应力缓释装置，其特征在于：所述的扩束透镜为扩束凹透镜(2)或扩束凸透镜(5)。

5.根据权利要求4所述的同轴双光束激光预热成形缓冷应力缓释装置，其特征在于：所述的扩束凹透镜(2)为平凹透镜，其平面一侧为入射侧，凹面一侧为出射侧；

所述的扩束凸透镜(5)为平凸透镜，其平面一侧为入射侧，凸面一侧为出射侧。

6.根据权利要求5所述的同轴双光束激光预热成形缓冷应力缓释装置，其特征在于：所述的扩束凹透镜(2)的凹面中心位置形成有直径为d1的平面B，其中平面B用于使激光束(1)平行透过，扩束凹透镜(2)的凹面部分用于对激光束(1)进行扩束，扩束凹透镜(2)的平面B与其入射侧的平面同轴且互相平行，扩束凹透镜(2)的直径为D1，D1>d1，D1<D，d1＝d；

所述的扩束凸透镜(5)的凸面中心位置形成有直径为d2的平面C，其中平面C用于使激光束(1)平行透过，扩束凸透镜(5)的凸面部分用于对激光束(1)进行扩束，扩束凸透镜(5)的平面C与其入射侧的平面同轴且互相平行，扩束凸透镜(5)的直径为D2，D2>d2，D2<D，d2＝d。

7.根据权利要求6所述的同轴双光束激光预热成形缓冷应力缓释装置，其特征在于：所述的准直凸透镜(3)的凸面中心位置形成有直径为d3的平面D，其中平面D用于使平行的激光束平行透过，准直凸透镜(3)的凸面部分用于将扩束后的激光束平行输出，准直凸透镜(3)的平面D与其入射侧的平面同轴且互相平行，准直凸透镜(3)的直径为D3，D3>d3，D3＝D，d3＝d。

8.一种基于权利要求1-7中任意一项所述的同轴双光束激光预热成形缓冷应力缓释装置的同轴双光束激光预热成形缓冷应力缓释方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)调节好准直凸透镜(3)和聚焦凸透镜(4)的位置，将其进行固定；

b)激光束(1)入射进入扩束凹透镜(2)或扩束凸透镜(5)，经扩束凹透镜(2)或扩束凸透镜(5)扩束后进入准直凸透镜(3)，经准直后再通过聚焦凸透镜(4)形成同轴双光束，其中聚焦凸透镜(4)的凸面部分将准直后的激光束聚焦形成直径为d’的光斑B，聚焦凸透镜(4)上的平面A使准直后的激光束平行输出形成直径为d的光斑A，光斑B处于光斑A的中心；

c)通过调节扩束凹透镜(2)或扩束凸透镜(5)的移动距离，利用动态聚焦光学杠杆原理，实现不同大小的光斑B的聚焦；

d)在激光选区熔化成形过程中，利用光斑A对金属粉末进行预热和缓冷，利用光斑B成形，即可得到所需零部件。

9.根据权利要求8所述的同轴双光束激光预热成形缓冷应力缓释方法，其特征在于：所述的金属粉末包括Cu粉、Al粉及其混合物。