[发明专利]基于光纤传输的增材制造强化装置及方法

权利要求书

1.一种基于光纤传输的激光增材制造强化装置，其特征在于，包括：控制系统（1）、增材制造装置（2）、激光冲击强化装置（3）和操作台（4）；所述控制系统（1）分别与所述增材制造装置（2）、所述激光冲击强化装置（3）和所述操作台（4）电性连接；

所述增材制造装置（2）和所述激光冲击强化装置（3）分别安装在所述操作台（4）上；

所述控制系统（1）根据待加工的金属基材（5）生成相应的加工路径；所述操作台（4）根据所述加工路径交替控制所述增材制造装置（2）的动作执行端和所述激光冲击强化装置（3）的动作执行端做多自由运动；

所述操作台（4）包括龙门式机器人（41）、工作台（42）和基板（43）；所述龙门式机器人（41）固定在所述工作台（42）上，且其悬梁处设置有导轨（411）；所述基板（43）水平铺设在所述工作台（42）表面，并与所述龙门式机器人（41）的悬梁上下对应；所述基板（43）用于承载所述金属基材（5）；

所述增材制造装置（2）包括第一机械手（21），所述第一机械手（21）安装在所述导轨（411）上，并与所述龙门式机器人（41）的控制端通信连接，其根据所述龙门式机器人（41）发出的控制信号在所述导轨（411）上做多自由度运动；

所述激光冲击强化装置（3）包括第二机械手（31），所述第二机械手（31）安装在所述导轨（411）上，并与所述龙门式机器人（41）的控制端通信连接，其根据所述龙门式机器人（41）发出的控制信号在所述导轨（411）上做多自由度运动；

所述控制系统（1）包括计算机（11）和中控台（12）；所述中控台（12）分别与所述计算机（11）和所述龙门式机器人（41）通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传输的激光增材制造强化装置，其特征在于，所述增材制造装置（2）包括第一光纤激光器（22）、第一聚焦系统（23）、同步送粉器（24）、金属粉末喷嘴（25）、保护气体储气罐（26）、保护气体喷嘴（27）和冷却装置（28）；所述第一光纤激光器（22）和所述同步送粉器（24）分别与所述中控台（12）通信连接；

所述第一光纤激光器（22）和所述第一聚焦系统（23）均固定在所述第一机械手（21）上；所述第一光纤激光器（22）的激光发射端通过光缆与所述第一聚焦系统（23）连接；

所述第一聚焦系统（23）用于将所述第一光纤激光器（22）发出的激光进行聚焦处理形成第一激光束（29）；所述第一激光束（29）照射至所述金属基材（5），形成液态熔室；

所述金属粉末喷嘴（25）与所述同步送粉器（24）相连通；

所述保护气体喷嘴（27）与所述保护气体储气罐（26）相连通；

所述金属粉末喷嘴（25）的喷射口和所述保护气体喷嘴（27）的喷射口均朝向所述第一激光束（29）的发射光路；经所述金属粉末喷嘴（25）的喷射口喷射出的金属粉末与所述第一激光束（29）作用后，移至所述液态熔室，形成熔覆层；

所述冷却装置（28）与所述第一聚焦系统（23）固定连接，并包覆在所述第一激光束（29）与所述金属粉末相作用的区域，其用于对所述第一激光束（29）与所述金属粉末作用时产生的热量进行降温处理。

3.根据权利要求2所述的一种基于光纤传输的激光增材制造强化装置，其特征在于，所述金属基材（5）和所述金属粉末的材质为高强钢、高温合金、钛合金、铝合金或镁合金。

4.根据权利要求2所述的一种基于光纤传输的激光增材制造强化装置，其特征在于，所述第一光纤激光器（22）的激光功率为2000W-8000W，扫描速度为0.01-0.2m/s；所述同步送粉器（24）的送粉速度为1g/min-80g/min；所述熔覆层厚度为0.2mm-0.8mm。

5.根据权利要求2所述的一种基于光纤传输的激光增材制造强化装置，其特征在于，所述金属粉末喷嘴（25）相对所述第一激光束（29）对称设置有两个。