[发明专利]一种激光熔覆叠层复合成形设备及成形方法

权利要求书

1.一种激光熔覆叠层复合成形设备，其特征在于，包括机架、固定在机架的Z向升降机构、纤维布送料机构和激光熔覆切割头二维运动机构；所述Z向升降机构用于带动熔覆平台的升降，所述纤维布送料机构用于使纤维布水平穿经在下的熔覆平台和在上的激光熔覆切割头之间的空间；所述激光熔覆切割头二维运动机构用于控制熔覆头在水平方向上的二维运动；所述纤维布送料机构包括纤维布卷、收布辊、供布辊以及驱动收布辊、供布辊转动的步进电机。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆叠层复合成形设备，其特征在于，所述Z向升降机构包括安装于机架的纵向丝杠、驱动所述纵向丝杠转动的纵向步进电机、螺接于所述纵向丝杠的纵向螺母、与所述纵向螺母固接的连接板、与所述连接板固接的水平设置的用于承载所述熔覆平台的支撑板以及安装于所述熔覆平台的加热冷却装置。

3.根据权利要求2所述的激光熔覆叠层复合成形设备，其特征在于，在所述机架上安装有与所述纵向丝杠平行设置的光杠，所述连接板上设置有滑块，所述滑块套接于所述光杠上。

4.根据权利要求1所述的激光熔覆叠层复合成形设备，其特征在于，所述激光熔覆切割头二维运动机构包括X向运动机构、Y向运动机构和激光熔覆切割头；其中，所述X向运动机构具体包括X向步进电机、由所述X向步进电机驱动的X向丝杠、螺接于X向丝杠的X向螺母以及与所述X向螺母固接的支撑架；所述Y向运动机构包括安装于支撑架上的Y向丝杠、驱动所述Y向丝杠转动的Y向步进电机、螺接于所述Y向丝杠的Y向螺母以及固接于所述Y向螺母上的板件，在所述板件上安装有激光熔覆切割头。

5.一种激光熔覆叠层复合成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

（A）在机架上安装Z向升降机构，所述Z向升降机构包括安装于机架的纵向丝杠、驱动所述纵向丝杠转动的纵向步进电机、螺接于所述纵向丝杠的螺母、与所述螺母固接的连接板、与所述连接板固接的水平设置的用于承载所述熔覆平台的支撑板以及安装于所述熔覆平台的加热冷却装置；

（B）在机架上部安装激光熔覆切割头二维运动机构，所述激光熔覆切割头二维运动机构包括X向运动机构、Y向运动机构以及激光熔覆切割头；其中，所述X向运动机构具体包括X向步进电机、由所述X向步进电机驱动的X向丝杠、螺接于X向丝杠的X向螺母以及与所述X向螺母固接的支撑架；所述Y向运动机构包括安装于支撑架上的Y向丝杠、驱动所述Y向丝杠转动的Y向步进电机、螺接于所述Y向丝杠的Y向螺母以及固接于所述Y向螺母上的板件，在所述板件上安装有激光熔覆切割头；

（C）在机架上安装纤维布送料机构，所述纤维布送料机构用于使纤维布水平穿经在下的熔覆平台和在上的激光熔覆切割头之间的空间；所述纤维布送料机构包括纤维布卷、收布辊、供布辊及驱动所述收布辊、供布辊转动的步进电机；

（D）在所述支撑板上设置好熔覆平台，在所述熔覆平台上铺设基板，利用纵向步进电机驱动熔覆平台向上移动，直到熔覆平台上的基材与纤维布相接触或距离纤维布0.1-0.3mm；

（E）控制激光熔敷切割头运动机构使其在纤维布成形区域内按预定形状和高度有选择地进行金属或陶瓷材料的激光熔覆；

（F）当前层激光熔覆完毕后，控制激光熔敷切割头停止输送粉末，并利用激光将成形区域外的纤维布切割，使成形区域与纤维布分离；

（G）利用纵向步进电机驱动熔覆平台向下移动一个激光熔覆的高度，再启动纤维布送料机构，带动纤维布卷转动，将纤维布继续移送至成形区域；

（H）重复（E）步至（G）步，各熔覆层之间通过熔覆金属或陶瓷材料粘接为一体，直到工艺完成，得到完整的零件。