[发明专利]一种熔池扰动的金属零件激光增材制造方法及系统

权利要求书

1.一种熔池扰动的金属零件激光增材制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将基材清洗去除表面油污，并固定在运动台上；

2)根据零件的三维数字模型，生成激光焦点与基材的相对运动路径；

3)设置激光增材制造用激光的功率、光斑大小、离焦量、送粉量、气流量参数；

4)设置激光冲击扫描用激光的脉冲能量、脉冲宽度、脉冲频率、波长、光斑大小、扫描速度、扫描轨迹参数；

5)设置工件与激光增材制造用激光光斑的相对运动速度；

6)开始熔池扰动的激光增材制造，在激光增材制造过程中，将激光冲击扫描用激光在熔池表面扫描。

2.根据权利要求1所述的熔池扰动的金属零件激光增材制造方法，其特征在于，当激光冲击扫描用激光的焦点处于静止状态时，其位置在激光增材用激光诱导的熔池内。

3.根据权利要求1所述的熔池扰动的金属零件激光增材制造方法，其特征在于，激光冲击扫描用激光的扫描轨迹为直线、椭圆、圆弧、8字形。

4.一种熔池扰动的金属零件激光增材制造系统，其特征在于，包括：激光增材制造模块和激光冲击扫描模块；所述激光增材制造模块包括第一激光器(1)、送粉器(2)、保护气输送装置(3)、激光头(4)、基材(9)和运动台(10)；第一激光器(1)输出的激光、送粉器(2)输送的金属粉末和保护气输送装置(3)输送的保护气通过同轴或旁轴的形式从激光头(4)输出到基材(9)表面；运动台(10)用于调节基材(9)相对于激光焦点的运动方式和运动速度；

所述激光冲击扫描模块包括第二激光器(5)、扩束准直器(6)、反射镜(7)和振镜(8)；第二激光器(5)的输出经扩束准直器(6)生成激光冲击扫描用激光光斑；反射镜(7)用于调节激光冲击扫描用激光光斑与激光增材制造用激光光斑之间的相对位置；振镜(8)用于对激光冲击扫描用激光束进行聚焦和扫描，并上下移动调节激光冲击扫描用激光光斑的大小。

5.根据权利要求4所述的熔池扰动的金属零件激光增材制造系统，其特征在于，第二激光器(5)是半导体激光器、气体激光器、固体激光器、光纤激光器中的一种。

6.根据权利要求4所述的熔池扰动的金属零件激光增材制造系统，其特征在于，第二激光器(5)输出激光的脉冲宽度小于10ms，波长大于300nm，激光单脉冲能量在0.1～100mJ之间，脉冲频率在0.2～2000KHz之间。

7.根据权利要求4所述的熔池扰动的金属零件激光增材制造系统，其特征在于，第一激光器(1)是半导体激光器、气体激光器、固体激光器、光纤激光器中的一种。

8.根据权利要求4所述的熔池扰动的金属零件激光增材制造系统，其特征在于，第一激光器(1)输出连续激光或脉冲宽度大于0.1ms的脉冲激光，波长在0.78～10.64μm，激光平均功率不小于100W。

9.根据权利要求4所述的熔池扰动的金属零件激光增材制造系统，其特征在于，第一激光器(1)发出的激光通过光纤传输给激光头(4)，或通过光学镜片组合的方式传输给激光头(4)。