[發明專利]能提高煙塵凈化效果的多振鏡大幅面激光選區熔化裝備

有效

• 申請號: 201611263910.4
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106799494B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 曾曉雁;魏愷文;王澤敏;李祥友;朱海紅
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

本發明公開了一種能提高煙塵凈化效果的多振鏡大幅面激光選區熔化裝備，該裝備包含工作艙體、工作平臺、成形缸組件、鋪粉組件、振鏡組合、移動式分區煙塵凈化組件、保護氣氛調控組件和控制系統；移動式分區煙塵凈化組件與振鏡組合分別包含M(M≥1)組抽送氣口和M列振鏡隊列，每組抽送氣口均與一列振鏡隊列相配套，使得每組抽送氣口都可在與其對應的面積較小的輻照區域上方產生穩定、均勻的氣流，從而保證整個金屬粉末層上方的煙塵均能被及時、有效地清理，極大提升了多振鏡大幅面激光選區熔化裝備成形大尺寸零部件時的過程穩定性。

技術領域

本發明屬于增材制造技術領域，具體涉及一種能提高煙塵凈化效果的多振鏡大幅面激光選區熔化裝備。

背景技術

激光選區熔化是一種增材制造技術，其使用振鏡系統輸出高能量密度激光束，對逐層鋪置的金屬粉末層實施選區熔化，進而完成金屬零部件的成形。得益于上述工作原理，激光選區熔化技術具有柔性化程度高、產品性能優良、材料適應性廣泛等一系列優點，且可成形常規加工手段難以制造的復雜結構金屬產品。

在激光選區熔化技術發展初期，金屬粉末的選區熔化通常僅由一套位置固定的振鏡系統完成，導致成形效率相對偏低，極大限制了裝備的成形幅面與可成形零件的尺寸。為彌補該不足，發明人所在團隊研提出了“多振鏡激光選區熔化方法(CN102266942A、CN104001915A)”，其基本思路可由圖1概括：在激光選區熔化裝備中引入多套振鏡系統，并將其按列排布，構成振鏡組合；成形金屬零件時，控制振鏡組合對金屬粉末層實施同步掃描；若振鏡組合的有效輻照區域不能將整個金屬粉末層覆蓋，則先控制振鏡組合對其有效輻照區域內的金屬粉末層實施同步掃描，再將振鏡組合移動至尚未掃描的金屬粉末層上方，并重復選區熔化過程，直至完成整個金屬粉末層的選區熔化。通過上述方法，激光選區熔化技術的加工效率得以顯著提升，發明人所在團隊和國內外其他機構也相繼開發出了一系列多振鏡大幅面激光選區熔化裝備，金屬粉末層鋪置幅面的長寬與可成形金屬零件的三維尺寸已逐漸接近甚至達到“米”級。

然而必須指出，在激光選區熔化過程中，金屬粉末層上方會不可避免地產生大量煙塵。只有及時將煙塵凈化，才能維持入射激光束能量密度的恒定和工作艙體的整潔，進而保證成形過程的穩定性。因此，無論是由一套振鏡系統構成的傳統激光選區熔化裝備，還是新型的多振鏡大幅面激光選區熔化裝備，其成形區域一般都通過抽氣口、送氣口與含有循環風機和多孔過濾介質/液體過濾介質的煙塵凈化主機連接。在零件成形過程中，煙塵凈化主機利用循環風機將金屬粉末層上方含有煙塵的氣體從抽氣口抽出，通過多孔過濾介質/液體過濾介質將煙塵過濾后，再經由送氣口將不含煙塵的氣體重新送入金屬粉末層上方。然而，如圖1所示，現有多振鏡大幅面激光選區熔化裝備的抽氣口與送氣口通常只有一組，且分別固定于金屬粉末層的前后兩側。當成形金屬零件時，位置固定、相距較遠的抽氣口與送氣口通常無法在幅面較大的金屬粉末層上方產生穩定、均勻的氣流，使得煙塵凈化效果不甚理想，由此導致的成形失敗或產品質量惡化案例層出不窮。

基于上述背景，開發出一種能提高煙塵凈化效果的多振鏡大幅面激光選區熔化裝備具有重要意義。

發明內容

針對上述不足，本發明公開了一種能提高煙塵凈化效果的多振鏡大幅面激光選區熔化裝備，旨在提升大尺寸金屬零部件的激光選區熔化成形質量。

本發明提供的一種能提高煙塵凈化效果的多振鏡大幅面激光選區熔化裝備，其特征在于，該裝備包括工作艙體、工作平臺、成形缸組件、鋪粉組件、振鏡組合、移動式分區煙塵凈化組件、保護氣氛調控組件和控制系統；

所述工作艙體用于將激光輻照區域與外界環境隔離；所述工作平臺位于工作艙體內部，工作平臺上表面保持水平；

所述成形缸組件位于工作艙體內部，由成形缸和基板構成；其中，成形缸安裝于工作平臺中心，成形缸上表面與工作平臺上表面共面；基板可在成形缸的缸體內部沿豎直方向往復運動；

所述鋪粉組件位于工作艙體內部，用于在成形缸上表面鋪置厚度可控的金屬粉末層；