[发明专利]用于熔合工件的方法

说明书

本发明的各种实施例涉及一种用于焊接工件（660）的方法，包括下述步骤：利用高能量射束（605）在所述工件上的第一位置处进行第一焊接；利用至少一个偏转透镜（640）偏转高能量射束以在所述工件上的第二位置处进行第二焊接；利用至少一个聚焦透镜（630）将高能量射束聚焦在所述工件上；利用至少一个散光透镜（620）将高能量射束成形在所述工件上，使得高能量射束在所述工件上的形状在与所述高能量射束的偏转方向平行的方向上比在与所述高能量射束的所述偏转方向垂直的方向上更长。本发明还涉及对散光透镜的使用以及一种用于形成三维物件的方法。

本申请为分案申请，其母案的发明名称为“用于熔合工件的方法”，申请日为2015年3月5日，申请号为201580018051.X。

技术领域

本发明的各种实施例涉及一种用于焊接工件的方法以及一种用于形成三维物件的方法。

背景技术

形式自由的制作或增材制造是一种用于通过被应用于工作台的粉末层的所选部分的接续熔合来形成三维物件的方法。根据该技术的方法和设备在US 2009/0152771中公开。

这样的设备可以包括：工作台，要在其上形成三维物件；粉末撒布器，被布置成敷设薄粉末层在工作台上以形成粉末床；射线枪，用于将能量递送到粉末，由此，粉末的熔合发生；元件，用于控制由射线枪在粉末床之上发出的射线，以通过粉末床的部分的熔合来形成三维物件的横截面；以及控制计算机，其中存储与三维物件的连续横截面有关的信息。通过由粉末撒布器接续地敷设的粉末层的连续形成的横截面的连续熔合来形成三维物件。

始终存在针对在增材制造中或当将多个件焊接在一起时减少或最小化用于熔合粉末材料的时间的需求。一种用于在AM中或当焊接时提高效率和速度的方式一般是：提高能量射束的功率且同时提高所述能量射束的偏转速度。每表面单位所安置的功率从而可以被保持恒定但在要熔合或焊接的表面之上被更快地分配。然而，这仅适用直到所述能量射束的预定功率和偏转速度。如果提高功率超过预定值，则偏转速度将太快以使得来自能量射束的热量将不具有足够的时间来渗入到要熔合或焊接的材料中。在所述能量射束的功率太高且从而偏转速度太快的情况下，表面温度将变得太高以使得要熔合或焊接的材料取而代之被蒸发。

本领域中存在在焊接中超出该预定功率和偏转速度而不蒸发要熔合或焊接的材料的需要。

发明内容

具有该背景技术，则本发明的目的是提供一种用于具有改进效率的焊接或增材制造的方法。上述目的由根据本文包含的权利要求的特征实现。

根据各种实施例，提供了一种用于焊接工件的方法。该方法包括下述步骤：利用高能量射束在所述工件上的第一位置处进行第一焊接；利用至少一个偏转透镜偏转高能量射束以在所述工件上的第二位置处进行第二焊接；利用至少一个聚焦透镜将高能量射束聚焦在所述工件上；利用至少一个散光透镜将高能量射束成形在所述工件上，使得高能量射束在所述工件上的形状在与所述高能量射束的偏转方向平行的方向上比在与所述高能量射束的所述偏转方向垂直的方向上更长，其中所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的长度之比作为所述能量射束在所述工件上的功率的函数而变化。

本发明的优势是：随着提高散光和扫描速度、同时仍熔合粉末或将多个件焊接在一起到足够深度、同时避免由于过度温度而引起的蒸发，可以大幅或非常大幅提高射束功率。这还可能导致构建时间减少。本发明的另一优势是：与扫描方向垂直的熔合准确度或熔化宽度可以被保持恒定，不管所使用的射束功率和扫描速度如何。

在本发明的示例实施例中，所述能量射束是激光束或电子束。至少该实施例的非限制性优势是：本发明与所使用的能量射束源无关。

在本发明的再一示例实施例中，所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的长度之比还可以作为所述高能量射束在所述工件上的位置的函数而变化。至少该实施例的非限制性优势是：射束斑的伸长不仅可能是依赖于射束功率的，而且可能依赖于要熔合的图案。