[发明专利]原位激光冲击强化复合增材制造系统及方法、打印件

权利要求书

1.一种原位激光冲击强化复合增材的制造系统，其特征在于，包括：增材制造模块、原位激光冲击强化模块、成形腔；其中，

所述成形腔包括腔体，在所述腔体上方开设的窗口（11），设置在腔体内部的送粉装置（12）、底板（13）、升降装置（14）、刮刀（15）；所述送粉装置（12）将材料送到底板（13）平面上，升降装置（14）固定设置在底板下部，用于控制底板（13）的高度，所述刮刀设置在所述送粉装置（12）下面，能够横向移动使所述底板（13）表面的材料铺散均匀；

所述原位激光冲击强化模块包括脉冲激光器（M2）、第一扩束镜（1）、第一动态聚焦镜（2）、反射镜（3）、第一振镜（8），所述脉冲激光器的脉冲能量分别经第一扩束镜（1）、第一动态聚焦镜（2）到达反射镜（3），再被反射至第一振镜（8），通过所述第一振镜（8）调整角度将脉冲能量通过窗口（11）对整个底板（13）范围进行扫描；

所述增材制造模块包括连续激光器（M1）、第二扩束镜（4）、第一二向色镜（5）、第二动态聚焦镜（6）、第二振镜（7），所述连续激光器（M1）发出能量源分别经第一二向色镜（5）、第二动态聚焦镜（6）到达第二振镜（7），通过所述第二振镜（7）调整角度将能量源通过窗口（11）对整个底板（13）范围进行扫描；

所述的制造系统还包括用于监测熔池与所述底板（13）上铺粉状态的监测模块；所述监测模块包括监测设备、第二二向色镜（9）、第二反射镜（10）、对腔体进行照明的光源（M3），熔池的温度与形貌与铺粉状态通过所述腔体内能量源和脉冲能量输出至第二振镜（7），通过所述第二振镜（7）输出至第一二向色镜（5）再透过所述第二二向色镜（9）到达第二反射镜（10），通过第二反射镜（10）反射至所述监测设备。

2.根据权利要求1所述的制造系统，其特征在于，所述第一动态聚焦镜（2）与所述反射镜（3）间呈45°±3°角；

所述第二扩束镜（4）与所述第一二向色镜（5）间呈45°±3°角。

3.根据权利要求1所述的制造系统，其特征在于，所述脉冲激光器（M2）发出的脉冲能量小于1J，光斑直径小于100μm，脉冲频率大于100 Hz，脉冲宽度为纳秒量级或皮秒量级或飞秒量级。

4.根据权利要求1所述的制造系统，其特征在于，所述增材制造模块使用激光、电子束、电弧、等离子体、超音速中的一种能量源进行增材制造，所述激光包括高频率的脉冲激光。

5.根据权利要求1所述的制造系统，其特征在于，还包括气氛控制模块（M5)，所述气氛控制模块用于样件打印过程中向所述腔体内释放保护气体和/或反应气体。

6.一种使用权利要求1-5任一所述的制造系统制备原位激光冲击强化复合增材的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将待打印零件的三维模型切片，获取打印路径；

S2：利用激光选区熔化方法在所述的制造系统中逐层打印成形样件；

S3：在逐层成形样件的过程中，根据打印材料的热物理性能及实验结果，选择一定层数的打印件，设置所述系统的脉冲激光器的频率、功率、脉宽参数对打印件进行原位激光冲击强化；

S4：重复步骤S2增材制造和步骤S3激光冲击强化过程，获得样件。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，增材制造方式还包括连续激光和脉冲激光同时作用成形材料。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述原位激光冲击强化的位置为打印件的整个打印面或是监测到的打印件表面裂纹、突起部位。

9.根据权利要求6-8任一项所述的方法得到的打印件。