[發明專利]可在線熱處理的增材制造裝置及方法

有效

• 申請號: 201710407026.1
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107020380B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 郭超;林峰;馬旭龍
• 申請（專利權）人: 清華大學天津高端裝備研究院;天津清研智束科技有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 11332 北京品源專利代理有限公司
• 代理人: 胡彬

1.一種可在線熱處理的增材制造裝置，其特征在于，包括：

成形室(1)，內部具有預設的低真空度，且其上設有氣體入口(11)以及氣體出口(12)，所述預設的低真空度為氣壓值不會低于1Pa，且為10⁰Pa量級以上的真空度；

等離子體發生器(2)，連通于所述成形室(1)，用于產生電子束，并由所述電子束對成形室(1)內的粉末層掃描預熱；

激光發生器(3)，安裝在成形室(1)上且位于氣體入口(11)的一側，用于產生激光束來熔化所述粉末層；

控制器(4)，連接于所述等離子體發生器(2)以及激光發生器(3)。

2.根據權利要求1所述的可在線熱處理的增材制造裝置，其特征在于，所述氣體入口(11)處設有氣體產生裝置(5)，所述氣體出口(12)連接有真空獲得裝置(6)，所述氣體產生裝置(5)和真空獲得裝置(6)均連接有所述控制器(4)。

3.根據權利要求2所述的可在線熱處理的增材制造裝置，其特征在于，所述氣體產生裝置(5)與所述氣體入口(11)之間設有連接于控制器(4)的流量控制器(7)；

所述成形室(1)上還設有連接于控制器(4)的壓力傳感器(8)。

4.根據權利要求1所述的可在線熱處理的增材制造裝置，其特征在于，還包括基板，所述等離子體發生器產生的電子束能夠對所述基板掃描加熱。

5.一種可在線熱處理的增材制造方法，其特征在于，

在預設的低真空度下，通過等離子體發生器產生電子束，并通過所述電子束對粉末層進行掃描預熱，所述預設的低真空度為氣壓值不會低于1Pa，且為10⁰Pa量級以上的真空度；

在成形室內形成惰性氣體流動效果，以對激光發生器的光學器件進行吹掃；

通過激光發生器產生激光束，并通過激光束對經所述電子束掃描預熱的粉末層進行熔化。

6.根據權利要求5所述的可在線熱處理的增材制造方法，其特征在于，還包括：

依次交替對粉末層進行掃描預熱步驟和熔化步驟，且對粉末層進行掃描預熱的步驟數不小于對粉末層進行熔化的步驟數。

7.根據權利要求5所述的可在線熱處理的增材制造方法，其特征在于，所述通過所述電子束對粉末層進行掃描預熱包括：

將粉末層沿豎直方向分成M₁個水平區域，在每個所述水平區域內平行設有N₁個掃描路徑H；

將粉末層沿水平方向分成M₂個豎直區域，在每個所述豎直區域內平行設有N₂個掃描路徑V；

控制電子束沿M₁個水平區域內的掃描路徑H(m₁，n₁)以及M₂個豎直區域內的掃描路徑V(m₂，n₂)交替的對粉末層進行掃描，直至所有掃描路徑全部使用，其中m₁＝1，2，3…M₁，n₁＝1，2，3…N₁，m₂＝1，2，3…M₂，n₂＝1，2，3…N₂。

8.根據權利要求5所述的可在線熱處理的增材制造方法，其特征在于，所述通過激光束對經所述電子束掃描預熱的粉末層進行熔化包括：

預先將粉末層分為至少一條輪廓，所述輪廓內設有若干區域；

控制激光束對所述輪廓以及所述輪廓內的區域進行熔化，直至所述粉末層被完全熔化。

9.根據權利要求5所述的可在線熱處理的增材制造方法，其特征在于，還包括：檢測成形室內部的壓力，并根據檢測的壓力調節進入成形室內的惰性氣體流量。