[發明專利]沉積設備與沉積方法

在審

• 申請號: 201610576824.2
• 申請日: 2016-07-21
• 公開（公告）號: CN107520444A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 黃吉川;楊鎮遠;林子翔
• 申請（專利權）人: 黃吉川
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B23K26/12;B23K26/342;B23K26/70;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司11006
• 代理人: 徐金國

技術領域

本發明是有關于一種沉積設備與沉積方法，且特別是有關于一種直接沉積設備與直接沉積方法。

背景技術

直接金屬沉積(DMD)技術是一種激光制造工藝，可用以生產各種形狀的高精度模具與精密零件，亦可應用于工程變更、或修補工具與零件。目前常見的一種直接金屬沉積技術是以工業激光光束聚焦到工件基材上，而在工件基材上形成熔池，再利用設于工業激光器周圍的噴嘴將金屬粉末注入到熔池中。于制程期間，控制系統根據預設的幾何圖案移動激光光束，激光光束在移動時將金屬顆粒/粉末熔化成液態金屬，而液態金屬直接沉積在工件基材上進而形成所需的零件。

在這樣的直接金屬沉積技術中，由于噴嘴為傳送金屬顆粒/粉末到熔池的組件，因此對于沉積層的冶金性能、沉積效率、沉積過程的一致性與精確性、以及沉積層的表面光潔度具有直接的影響，故噴嘴在沉積設備中為相當關鍵的組件。

然而，現有沉積設備的噴嘴在金屬顆粒/粉末沉積或激光熔覆程序上具有非常低的效率，且容易造成金屬顆粒/粉末的沉積，而造成原料的浪費。此外，目前的激光直接金屬沉積技術大多使用高功率激光，而高功率激光的造價極高，導致激光直接金屬沉積加工的成本高昂。

因此，本領域亟需可有效減少液態金屬與金屬粉末飛濺，而可減少原料浪費的低成本且高效率的直接沉積設備與直接沉積方法。

發明內容

因此，本發明的一目的就是在提供一種沉積設備與沉積方法，其是利用多個激光器來同時對承載件所供應的材料發射多道激光光束。由于可同時對沉積材料施加多道激光光束，因此無需使用高功率激光器即可順利將沉積材料熔化成沉積液，故大幅降低激光器的成本，進而可減少直接沉積制程的成本。

本發明的另一目的是在提供一種沉積設備與沉積方法，其可以金屬焊條取代金屬顆粒或粉末，因此可解決金屬顆粒或粉末飛濺的問題，而可提高沉積材料的利用率，降低沉積材料的浪費，并可提升沉積的一致性與精確性與沉積層表面的光潔度。

根據本發明的上述目的，提出一種沉積設備。此沉積設備包含承裝件、多個激光器以及承載體。承裝件配置以裝載材料。激光器設于承載件的周圍，且配置以同時對此材料發射多個激光光束來將此材料熔化成沉積液。承載體設于承裝件與激光器的下方，且配置以承接沉積液。

依據本發明的一實施例，上述的材料為焊條，且上述的承裝件為夾具而適用以夾持焊條。

依據本發明的一實施例，上述的承裝件是一可動裝置，且適用以相對于承載體移動。

依據本發明的一實施例，上述的承載體是一可動裝置，且適用以相對于承裝件移動。

依據本發明的一實施例，上述的激光器的功率為約30W至約1000W。

依據本發明的一實施例，上述的激光器在承裝件的周圍上等距設置。

依據本發明的一實施例，上述的沉積設備還包含罩體，此罩體配置以罩覆住承裝件與激光器。

依據本發明的一實施例，上述的沉積設備還包含電荷耦合元件設于承裝件上，此電荷耦合元件配置以監控沉積液。

依據本發明的一實施例，上述的沉積設備還包含至少一氣體噴嘴，其中承裝件的底部具有材料供應孔，此至少一氣體噴嘴設于承裝件的底部且位于材料供應孔的外圍，此至少一氣體噴嘴配置以噴射鈍氣而在材料供應孔的外圍形成氣墻。

根據本發明的上述目的，另提出一種沉積方法。在此方法中，利用承裝件的底部的材料供應孔供應一材料。于承裝件的底部的下方對此材料同時發射多個激光光束，以將此材料熔化成沉積液。利用一承載體承接此沉積液。

依據本發明的一實施例，上述的材料為焊條，且上述的承裝件為夾具，此焊條夾設于材料供應孔中。

依據本發明的一實施例，上述的材料為粉末，且上述的承裝件為噴頭，粉末從材料供應孔噴放。

依據本發明的一實施例，對上述的材料同時發射激光光束包含利用多個激光器發射這些激光光束，且這些激光器的功率為約30W至約1000W。

依據本發明的一實施例，上述的激光器設于承裝件的周圍，且在此周圍上等距設置。

依據本發明的一實施例，上述的沉積方法還包含利用罩體罩覆住承裝件與激光器。

依據本發明的一實施例，上述供應材料時包含利用至少一噴嘴噴射鈍氣，以在材料供應孔的外圍形成氣墻。

依據本發明的一實施例，上述利用承載體承接沉積液時包含根據一預設圖案而相對于承裝件移動承載體。

依據本發明的一實施例，上述利用承載體承接沉積液時包含根據一預設圖案而相對于承載體移動承裝件。