[发明专利]能提高烟尘净化效果的多振镜大幅面激光选区熔化装备

说明书

本发明公开了一种能提高烟尘净化效果的多振镜大幅面激光选区熔化装备，该装备包含工作舱体、工作平台、成形缸组件、铺粉组件、振镜组合、移动式分区烟尘净化组件、保护气氛调控组件和控制系统；移动式分区烟尘净化组件与振镜组合分别包含M(M≥1)组抽送气口和M列振镜队列，每组抽送气口均与一列振镜队列相配套，使得每组抽送气口都可在与其对应的面积较小的辐照区域上方产生稳定、均匀的气流，从而保证整个金属粉末层上方的烟尘均能被及时、有效地清理，极大提升了多振镜大幅面激光选区熔化装备成形大尺寸零部件时的过程稳定性。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种能提高烟尘净化效果的多振镜大幅面激光选区熔化装备。

背景技术

激光选区熔化是一种增材制造技术，其使用振镜系统输出高能量密度激光束，对逐层铺置的金属粉末层实施选区熔化，进而完成金属零部件的成形。得益于上述工作原理，激光选区熔化技术具有柔性化程度高、产品性能优良、材料适应性广泛等一系列优点，且可成形常规加工手段难以制造的复杂结构金属产品。

在激光选区熔化技术发展初期，金属粉末的选区熔化通常仅由一套位置固定的振镜系统完成，导致成形效率相对偏低，极大限制了装备的成形幅面与可成形零件的尺寸。为弥补该不足，发明人所在团队研提出了“多振镜激光选区熔化方法(CN102266942A、CN104001915A)”，其基本思路可由图1概括：在激光选区熔化装备中引入多套振镜系统，并将其按列排布，构成振镜组合；成形金属零件时，控制振镜组合对金属粉末层实施同步扫描；若振镜组合的有效辐照区域不能将整个金属粉末层覆盖，则先控制振镜组合对其有效辐照区域内的金属粉末层实施同步扫描，再将振镜组合移动至尚未扫描的金属粉末层上方，并重复选区熔化过程，直至完成整个金属粉末层的选区熔化。通过上述方法，激光选区熔化技术的加工效率得以显著提升，发明人所在团队和国内外其他机构也相继开发出了一系列多振镜大幅面激光选区熔化装备，金属粉末层铺置幅面的长宽与可成形金属零件的三维尺寸已逐渐接近甚至达到“米”级。

然而必须指出，在激光选区熔化过程中，金属粉末层上方会不可避免地产生大量烟尘。只有及时将烟尘净化，才能维持入射激光束能量密度的恒定和工作舱体的整洁，进而保证成形过程的稳定性。因此，无论是由一套振镜系统构成的传统激光选区熔化装备，还是新型的多振镜大幅面激光选区熔化装备，其成形区域一般都通过抽气口、送气口与含有循环风机和多孔过滤介质/液体过滤介质的烟尘净化主机连接。在零件成形过程中，烟尘净化主机利用循环风机将金属粉末层上方含有烟尘的气体从抽气口抽出，通过多孔过滤介质/液体过滤介质将烟尘过滤后，再经由送气口将不含烟尘的气体重新送入金属粉末层上方。然而，如图1所示，现有多振镜大幅面激光选区熔化装备的抽气口与送气口通常只有一组，且分别固定于金属粉末层的前后两侧。当成形金属零件时，位置固定、相距较远的抽气口与送气口通常无法在幅面较大的金属粉末层上方产生稳定、均匀的气流，使得烟尘净化效果不甚理想，由此导致的成形失败或产品质量恶化案例层出不穷。

基于上述背景，开发出一种能提高烟尘净化效果的多振镜大幅面激光选区熔化装备具有重要意义。

发明内容

针对上述不足，本发明公开了一种能提高烟尘净化效果的多振镜大幅面激光选区熔化装备，旨在提升大尺寸金属零部件的激光选区熔化成形质量。

本发明提供的一种能提高烟尘净化效果的多振镜大幅面激光选区熔化装备，其特征在于，该装备包括工作舱体、工作平台、成形缸组件、铺粉组件、振镜组合、移动式分区烟尘净化组件、保护气氛调控组件和控制系统；

所述工作舱体用于将激光辐照区域与外界环境隔离；所述工作平台位于工作舱体内部，工作平台上表面保持水平；

所述成形缸组件位于工作舱体内部，由成形缸和基板构成；其中，成形缸安装于工作平台中心，成形缸上表面与工作平台上表面共面；基板可在成形缸的缸体内部沿竖直方向往复运动；

所述铺粉组件位于工作舱体内部，用于在成形缸上表面铺置厚度可控的金属粉末层；