[发明专利]一种SLM成型TC4合金的激光抛光装置和方法

说明书

一种SLM成型TC4合金的激光抛光装置和方法，属于激光加工技术领域。抛光前期影响表面粗糙度的是材料表面大颗粒物质，需要多遍扫描抛光去除大颗粒物质，多遍扫描后会出现两道搭接凸起的部分；所述的扫描是垂直前一遍激光运动方向水平移动少于半个光斑距离，保持前一遍激光扫描的参数不变进行扫描抛光。因为在垂直激光运动方向上移动了一定的距离，第二遍扫描的抛光区域会覆盖第一遍激光扫描过程中两道搭接凸起的部分。材料表面的大颗粒物质会随着抛光遍数的增加会逐渐熔化，从而去掉低频得到相对平整的表面。随着扫描遍数的增加，材料表面的高频部分会被熔化掉，从而得到有金属光泽的加工件。此种装置和方法简单快捷。

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，特别是涉及一种用于SLM成型TC4合金的抛光装置以及使用该装置的抛光方法。

背景技术

由于激光抛光具有非接触式抛光、微区抛光、复杂结构抛光、提高标准元件的生产率等特点，激光抛光得到了广泛的重视。同时不同的激光器具有不同的输出参数，激光抛光的应用范围涵盖了金属和非金属等众多领域。但是针对于某些特殊领域，比如SLM成型的牙齿和模具钢等，依据现有的技术，激光抛光的粗糙度还需要进一步降低。

激光大面积扫描抛光会出现两道搭接凸起的部分。这是由于激光的光斑大小远小于抛光件的尺寸，大面积抛光必然有两道激光的搭接。并且激光功率越大，扫描遍数越多，凸起部分越明显。这会提高整体表面的粗糙度，而对于激光抛光表面颗粒度非常高的SLM成型制造件，又必须进行高功率、多重扫描，从而去掉表面非常粗糙的部分。

如何进一步降低SLM制造件表面粗糙度已成为一个急需要解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种具有加工简单、使用方便的激光抛光装置以及其使用方法。

本发明的技术方案采用一种SLM成型TC4合金的激光抛光装置，包括激光光源(1)、电脑控制装置(2)、光纤(3)、激光加工头(4)、气体保护喷嘴(5)、气体保护瓶(6)和工作平台(7)；气体保护喷嘴(5)和气体保护瓶(6)连接，激光光源(1)通过光纤(3)与激光加工头(4)连接，激光光源(1)和电脑控制装置(2)连接，工作平台(7)上放置待抛光的工件，激光加工头(4)和气体保护喷嘴(5)对准工作平台(7)上待抛光的工件表面；激光加工头(4)与电脑控制装置(2)连接，工作平台(7)固定不动，由电脑控制装置(2)控制激光加工头(4)相对工作平台(7)进行运动。

所述激光光源为1080nm均匀分布单模连续光纤激光器。均匀分布的激光光束即平顶光束，对抛光表面的平整化和降低整体粗糙度有重要作用。

所述激光加工头能调整与工件表面之间的距离即Z向距离和控制X-Y两轴向运动。采用激光加工头，加工件不动的方式，能有效避免加工过程中因为加工件固定不稳或者晃动而造成抛光效果不理想；并且该系统具有预跑和延时开光的功能，在避免激光加工头加速和减速过程中出光，最大程度保证抛光是匀速直线加工。

所述气体保护瓶和气体保护喷嘴共同组成保护系统，气体保护瓶设有气阀能控制输出氩气流速，避免气流过大影响表面抛光效果，又能避免气流过小达不到保护的效果；保护喷嘴的设计最大程度扩大保护范围，保护抛光区域不受氧化。

所述同时电脑控制系统能控制激光加工头的离焦量、扫描速度、扫描路径、扫描遍数和扫描面积，控制激光光源的功率等参数；

激光从光纤激光器产生并发出，通过光纤进行传输，最后在激光加工头上实现输出，并在工件表面进行抛光。