[發明專利]激光成形制造集成平臺設備

有效

• 申請號: 201310428590.3
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN104439240B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 顏永年;陳振東;張定軍;荊紅;黃曉峰
• 申請（專利權）人: 江蘇永年激光成形技術有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;C23C24/10
• 代理公司: 昆山四方專利事務所32212
• 代理人: 盛建德

技術領域

本發明涉及一種激光金屬三維增材成形設備，特別涉及一種激光成形制造集成設備。

背景技術

在激光三維增材成形技術領域中激光熔覆沉積成形（Laser?Cladding?Deposition，以下簡稱LCD）和選擇性激光熔化成形（Selective?Laser?Melting，以下簡稱SLM）是最為重要的無偏析（Segregation-free）和高柔性（high?flexible）金屬成形技術。LCD可將金屬熔滴沉積在任意界面：磨損零件之表面——完成零件的修復；支撐結構的表面——完成金屬結構件的直接制造；異種金屬的表面——完成材料梯度結構成形制造等等。LCD可完成尺寸大，重量重，高性能，高可靠性的金屬結構件，因而受到航空等高端制造界的青睞。SLM是三維打印家族中在成形件的復雜程度方面名列第一的，可完成嵌套性（復雜的多層包容性）、蜂窩性（以規則和不規則小子結構支撐母結構的特性）和三維曲線腔管性（在實體中的，貫通的，任意截面管道）結構之成形。選擇性激光燒結成形（Selective?Laser?Sintering,簡稱SLS）與SLM十分相似，（僅激光功率小一些，粉末顆粒僅表面熔化——燒結。

目前，LCD、SLM和SLS工藝是在不同的獨立三維增材成形設備中分別執行，激光金屬三維增材成形設備工作時，激光的占空比（激光空運轉與激光熔化金屬所占時間比例）是很小的，按全工藝時間計算，相當多的時間用于探傷、檢測、調整等，有的系統甚至每堆積1~2層金屬，就需探傷檢測一次，浪費能源，同時購買兩臺設備成本高，占用空間大。

發明內容

為了彌補以上不足，本發明提供了一種激光成形制造集成設備，該激光成形制造集成設備性價比高，生產效率高，節省能源。

本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：一種激光成形制造集成平臺設備，包括總控制系統、成形子控制系統、修復子控制系統、激光子控制系統、成形子平臺、修復子平臺、送粉器和激光器總成，所述成形子平臺上設有激光熔覆沉積設備、選擇性激光熔化成形設備和選擇性激光燒結設備中的至少兩種，修復子平臺上設有激光熔覆沉積成形熔覆噴頭和用于定位工件的工件定位裝置，其中激光熔覆沉積成形熔覆噴頭與工件定位裝置上的工件能夠相對運動實現將熔滴噴射于工件設定位置表面，送粉器為激光熔覆沉積成形熔覆噴頭和成形子平臺上激光熔覆沉積設備供粉，激光器總成內設有激光器和至少三路光纖，各路光纖將激光器產生的激光束分別供應給修復子平臺上的激光熔覆沉積成形熔覆噴頭和成形子平臺內各設備，各路光纖上均設有光閘，總控制系統分別控制激光子控制系統、成形子控制系統和修復子控制系統工作，其中成形子控制系統控制成形子平臺上選擇性激光熔化成形設備、選擇性激光燒結設備和激光熔覆沉積設備工作，修復子控制系統控制修復子平臺上激光熔覆沉積成形熔覆噴頭和工件定位裝置工作，激光子控制系統控制激光器總成各路光纖上激光的功率和各路光纖上光閘的開合。

作為本發明的進一步改進，所述激光器總成內還設有冷水機，冷水機給激光器提供冷卻用水來冷卻激光器。

作為本發明的進一步改進，成形子平臺上設有選擇性激光熔化成形（SLM）設備、選擇性激光燒結(SLS)和激光熔覆沉積成形（LCD）設備。

作為本發明的進一步改進，還設有密封的惰性氣氛加工室、凈化氣體儲存罐和凈化氣體子控制系統，所述選擇性激光熔化成形（SLM）設備和激光熔覆沉積成形（LCD）設備位于惰性氣氛加工室內，凈化氣體子控制系統控制凈化氣體儲存罐內凈化氣體供應到惰性氣氛加工室內，總控制系統控制凈化氣體子控制系統啟停。

作為本發明的進一步改進，工件定位裝置包括用于定位盤類零件的定位盤以及用于定位桿軸件的卡盤、床頭箱、支撐輥和尾座，所述卡盤能夠轉動定位于床頭箱一側，尾座與卡盤同軸對應設置，至少一對用于支撐工件的支撐輥能夠同向轉動定位于卡盤和尾座之間，還設有一機床子控制系統，該機床子控制系統控制床頭箱帶動卡盤(按要求的轉速)旋轉，總控制系統控制機床子控制系統啟停，激光熔覆沉積成形熔覆噴頭固定噴頭定位裝置上，噴頭定位裝置能夠分別與定位盤和卡盤發生相對運動并將熔滴噴射于定位盤和卡盤上的工件設定位置表面。

作為本發明的進一步改進，噴頭定位裝置包括一工業機器人，所述激光熔覆沉積成形熔覆噴頭固定于工業機器人手臂端部，還設有一工業機器人子控制系統，工業機器人子控制系統控制工業機器人運動，總控制系統控制工業機器人子控制系統啟停。