[发明专利]一种激光增材制造装置和方法

权利要求书

1.一种激光增材制造装置，包括工作台（10），所述工作台（10）上方设有激光头（3），其特征在于，所述激光头（3）内设有粉末输送管（14）和保护气输送管（15），所述粉末输送管（14）与送粉器（16）连接，所述保护气输送管（15）通过双通电磁阀（7）同时与氩气瓶（17）和氮气瓶（18）连接，所述激光头（3）与连续激光器（2）光路连接，所述激光头（3）旁设有液氮喷嘴（11），所述液氮喷嘴（11）与液氮罐（8）连接；所述液氮喷嘴（11）和所述双通电磁阀（7）通过同步信号发生器（19）连接；所述液氮喷嘴（11）安装在机械手臂（9）上，所述工作台（10）、所述同步信号发生器（19）、所述送粉器（16）、所述连续激光器（2）和所述机械手臂（9）均与控制计算机（1）连接；所述控制计算机（1）的功能为：

S1：用来建立工件的三维模型，获得工件剖面的轮廓信息，以及构件的层片信息；

S2：还用来编制激光头（3）和液氮喷嘴（11）的工艺参数，根据扫描速度和工件的轮廓和层片位置信息，确定制备非强化层和氮化物强积层的时间节点；

S3：在制备非强化层时，计算机（1）控制双通电磁阀（7）输出氩气并关闭液氮喷嘴，当制备氮化物强积层时，计算机（1）控制双通电磁阀（7）切换为输出氮气，并打开液氮喷嘴（11）同时开始喷射液氮。

2.根据权利要求1所述的一种激光增材制造装置，其特征在于，所述激光头（3）内还安装有三棱镜（5），所述三棱镜（5）的两侧对应安装有第一反射镜（6-1）和第二反射镜（6-2），所述连续激光器（2）发出的激光通过第三反射镜（4）反射给所述三棱镜（5），所述三棱镜（5）将激光同时折射给所述第一反射镜（6-1）和所述第二反射镜（6-2），所述第一反射镜（6-1）和所述第二反射镜（6-2）将激光反射聚焦到所述工作台（10）上的基材（12）上。

3.一种高效激光增材制造方法，包括以下步骤：S1 选择一块平板金属合金材料作为基材，打磨清洗干净烘干后，安放在工作台（10）表面；S2 在控制计算机（1）中建立工件的三维模型，对其进行切片处理，获得工件剖面的轮廓信息，以及构件的层片信息，在控制计算机中编制激光头（3）和液氮喷嘴（11）的工艺参数；S3 根据扫描速度和工件的轮廓和层片位置信息，确定制备非强化层和氮化物强积层的时间节点，在控制计算机（1）中编制程序，要求制备非强化层时，双通电磁阀（7）输出氩气并关闭液氮喷嘴，当制备氮化物强积层时，双通电磁阀（7）切换为输出氮气，并打开液氮喷嘴（11）同时开始喷射液氮；S4 增材构件制备结束后，关闭所有设备。

4.根据权利要求3所述的一种高效激光增材制造方法，其特征在于，所述S2中，与所述激光头（3）连接的连续激光器（2）的工艺参数为：激光器功率为600-2500W，光斑直径为3-6mm，扫描速度为500-1800 mm/s，搭接率为20-80 %。

5.根据权利要求4所述的一种高效激光增材制造方法，其特征在于，所述S3中，氮气为体积分数为40-100%的氮气。