[发明专利]一种四激光四振镜激光选区熔化成型装置及方法

说明书

本发明公开了一种四激光四振镜激光选区熔化成型装置及方法，包括四激光四振镜系统、气体循环净化系统及双向送粉系统；所述四激光四振镜系统包括四路激光振镜光路，每一路激光振镜光路包括依次连接的激光器、扩束器、可变式扩束准直镜单元及扫描振镜，四路激光束均打至待加工零件的粉床上；所述气体循环净化系统包括进风口及出风口，所述进风口为隐式曲面填充多孔进风口，出风口为漏斗形。本发明利用隐式曲面多孔结构优化风口，均匀化腔体内部循环气体，极大提高激光选区熔化成型效率，降低内应力，提高成型产品质量。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种四激光四振镜激光选区熔化成型装置及方法。

背景技术

激光选区熔化成型技术是增材制造技术的一种，通过逐层铺粉利用激光进行选区熔化加工，可成型具有复杂空间零部件结构，其成型后的零部件精度相对于其他增材制造技术较高，是金属增材制造技术中最具有工业化应用前景的加工技术之一。然而其目前的激光选区熔化成型装备普遍存在的问题是加工效率较低，一般单激光单振镜激光选区熔化成型装备最快的成型效率为20cm³/h,极大限制了其装备的产业化应用推广。

发明内容

为了克服现有技术中激光选区熔化成型效率较低的问题，本发明提供一种四激光四振镜激光选区熔化成型装置及方法。

本发明采用如下技术方案：

一种四激光四振镜激光选区熔化成型装置，包括密封成型腔室及工控机，所述密封成型腔室内设置加工成型平台，所述加工成型平台设置待加工零件，四激光四振镜系统、气体循环净化系统及双向送粉系统；

所述四激光四振镜系统包括四路激光振镜光路，每一路激光振镜光路包括依次连接的激光器、扩束器、可变式扩束准直镜单元及扫描振镜，四路激光束均打至待加工零件的粉床上；

所述气体循环净化系统包括进风口及出风口，所述进风口为隐式曲面填充多孔进风口，出风口为漏斗形。

本发明四个扫描振镜为2×2互相平行排列。

所述隐式曲面为Gyroid型隐式曲面。

所述双向送粉系统为上送粉结构。

所述隐式曲面的开口为3mm-10mm。

一种四激光四振镜激光选区熔化成型装置的方法，包括:

打开电源，双向送粉系统实现金属粉末的均匀铺粉，将多余粉末刮到粉料回收槽中；

工控机发送信号至四路激光振镜光路，使得激光束打至待加工零件的粉床上，按照四区域划分进行加工；

将四束激光聚焦打印在待加工零件的粉末床时，产生的飞溅颗粒及黑烟，氩气从气泵抽出，经过进风口，输送至出风口，实现气体环境净化；

本发明在区域交界处，进行0.1-0.5mm余量的搭接扫描。

本发明的有益效果：

(1)由于其成型速度较快，其产生的飞溅，黑烟等杂质也随之成倍数地增多，一般的循环净化系统无法满足该成型质量的需求，为了解决上述问题，我们将循环净化系统的进风口和出风口进行优化设计，避免出风量和风速的不均匀而导致同一部件不同部位的性能产生差别；

(2)本发明采用四个激光器四振镜对同一零部件的四个部分进行加工，是单激光器单振镜成型加工效率四倍以上；

(3)本发明选用2×2阵列形式，每个振镜均具有动态聚焦功能，对激光光束的光斑大小进行控制，可实现光斑由30微米到100微米的变化，可实现在成型面积较宽的位置进行大光斑快速激光加工成型。

附图说明

图1是本发明的装置示意图；