[發明專利]一種SLM成型TC4合金的激光拋光裝置和方法

在審

• 申請號: 201810191317.6
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108326432A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 陳濤;周宇羚
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種SLM成型TC4合金的激光拋光裝置和方法，屬于激光加工技術領域。拋光前期影響表面粗糙度的是材料表面大顆粒物質，需要多遍掃描拋光去除大顆粒物質，多遍掃描后會出現兩道搭接凸起的部分；所述的掃描是垂直前一遍激光運動方向水平移動少于半個光斑距離，保持前一遍激光掃描的參數不變進行掃描拋光。因為在垂直激光運動方向上移動了一定的距離，第二遍掃描的拋光區域會覆蓋第一遍激光掃描過程中兩道搭接凸起的部分。材料表面的大顆粒物質會隨著拋光遍數的增加會逐漸熔化，從而去掉低頻得到相對平整的表面。隨著掃描遍數的增加，材料表面的高頻部分會被熔化掉，從而得到有金屬光澤的加工件。此種裝置和方法簡單快捷。

技術領域

本發明屬于激光加工技術領域，特別是涉及一種用于SLM成型TC4合金的拋光裝置以及使用該裝置的拋光方法。

背景技術

由于激光拋光具有非接觸式拋光、微區拋光、復雜結構拋光、提高標準元件的生產率等特點，激光拋光得到了廣泛的重視。同時不同的激光器具有不同的輸出參數，激光拋光的應用范圍涵蓋了金屬和非金屬等眾多領域。但是針對于某些特殊領域，比如SLM成型的牙齒和模具鋼等，依據現有的技術，激光拋光的粗糙度還需要進一步降低。

激光大面積掃描拋光會出現兩道搭接凸起的部分。這是由于激光的光斑大小遠小于拋光件的尺寸，大面積拋光必然有兩道激光的搭接。并且激光功率越大，掃描遍數越多，凸起部分越明顯。這會提高整體表面的粗糙度，而對于激光拋光表面顆粒度非常高的SLM成型制造件，又必須進行高功率、多重掃描，從而去掉表面非常粗糙的部分。

如何進一步降低SLM制造件表面粗糙度已成為一個急需要解決的問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種具有加工簡單、使用方便的激光拋光裝置以及其使用方法。

本發明的技術方案采用一種SLM成型TC4合金的激光拋光裝置，包括激光光源(1)、電腦控制裝置(2)、光纖(3)、激光加工頭(4)、氣體保護噴嘴(5)、氣體保護瓶(6)和工作平臺(7)；氣體保護噴嘴(5)和氣體保護瓶(6)連接，激光光源(1)通過光纖(3)與激光加工頭(4)連接，激光光源(1)和電腦控制裝置(2)連接，工作平臺(7)上放置待拋光的工件，激光加工頭(4)和氣體保護噴嘴(5)對準工作平臺(7)上待拋光的工件表面；激光加工頭(4)與電腦控制裝置(2)連接，工作平臺(7)固定不動，由電腦控制裝置(2)控制激光加工頭(4)相對工作平臺(7)進行運動。

所述激光光源為1080nm均勻分布單模連續光纖激光器。均勻分布的激光光束即平頂光束，對拋光表面的平整化和降低整體粗糙度有重要作用。

所述激光加工頭能調整與工件表面之間的距離即Z向距離和控制X-Y兩軸向運動。采用激光加工頭，加工件不動的方式，能有效避免加工過程中因為加工件固定不穩或者晃動而造成拋光效果不理想；并且該系統具有預跑和延時開光的功能，在避免激光加工頭加速和減速過程中出光，最大程度保證拋光是勻速直線加工。

所述氣體保護瓶和氣體保護噴嘴共同組成保護系統，氣體保護瓶設有氣閥能控制輸出氬氣流速，避免氣流過大影響表面拋光效果，又能避免氣流過小達不到保護的效果；保護噴嘴的設計最大程度擴大保護范圍，保護拋光區域不受氧化。

所述同時電腦控制系統能控制激光加工頭的離焦量、掃描速度、掃描路徑、掃描遍數和掃描面積，控制激光光源的功率等參數；

激光從光纖激光器產生并發出，通過光纖進行傳輸，最后在激光加工頭上實現輸出，并在工件表面進行拋光。