[發明專利]一種雙光束增材制造方法及設備

在審

• 申請號: 201810471192.2
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108405860A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 郭學佳;黃聲野;王越
• 申請（專利權）人: 中國兵器裝備研究院
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 中國船舶專利中心 11026
• 代理人: 張東雁

一種雙光束增材制造方法，其特征在于，包括下列步驟：步驟一，讓兩束激光同時作用在加工平面上進行作業，其中，第一束激光在加工平面形成較小光斑，第一束激光的較小光斑將加工平面處的粉末燒結熔化；第二束激光在加工平面上形成較大光斑，第二束激光只對加工平面處的粉末加熱，第二束激光的較大光斑的溫度低于粉末燒結熔化溫度，不使粉末燒結熔化；本發明采用一束光對粉末進行加工，另一束光對粉末進行加熱，可減小溫度梯度，進而降低零件內部的應力，有助于提高零件的加工質量。

技術領域

本發明涉及一種雙光束增材制造方法，屬于增材制造技術領域，適用于鋪粉式增材制造。

背景技術

增材制造技術是一種將材料依據所需加工產品的三維數字模型進行添加、融合制備的工藝技術。與傳統加工方式的主要區別在于，是通過將材料層層疊加的方式實現加工。其中，鋪粉式3D打印技術是目前較為成熟的、主要的3D打印成形技術之一。當加工時，在加工平面上均勻地鋪一層材料粉末，粉末厚度往往根據加工工藝決定。其后，控制系統控制激光器輸出激光，經由振鏡在粉層上掃描加工圖形。掃描后的部分即熔化，后又重新與粉層下方的零件一起凝固為實體，而其余部分仍為粉末狀態。通過以一層層粉末層不斷的熔化、凝固，逐漸疊加，最終成形為所需產品。

傳統增材制造方法，通常采用單個光束加工，或者采用多個光束分別加工，由于激光光束形成的熔池處溫度極高，熔池與周圍常溫的粉末之間形成了非常高的溫度梯度，導致被加工零件內部的應力極大，極易導致零件的變形。

本發明提供一種雙光束增材制造方法，其中一束光對粉末進行加工，另一束光對粉末進行加熱，可減小溫度梯度，進而降低零件內部的應力，有助于提高零件的加工質量。

發明內容

本發明的目的是提供一種雙光束增材制造方法及設備，在增材制造時預先對粉末進行加熱，以減小溫度梯度，進而降低零件內部的應力。

一種雙光束增材制造方法，其特征在于，包括下列步驟：

步驟一，讓兩束激光同時作用在加工平面上進行作業，其中，第一束激光在加工平面形成較小光斑，第一束激光的較小光斑將加工平面處的粉末燒結熔化；第二束激光在加工平面上形成較大光斑，第二束激光只對加工平面處的粉末加熱，第二束激光的較大光斑的溫度低于粉末燒結熔化溫度，不使粉末燒結熔化；

步驟二，工作時，第一束激光和第二束激光同時工作，其中，第二束激光形成的較大光斑覆蓋在第一束激光形成的較小光斑上，使第一束激光的較小光斑在第二束激光的較大光斑的內部；

步驟三，當第一束激光的較小光斑移動時，第二束激光的較大光斑復蓋較小光斑并隨小光斑移動，并使第二束激光的較大光斑始終復蓋在第一束激光的較小光斑上，使第一束激光的較小光斑始終在第二束激光的較大光斑的內部。

所述的第一束激光和第二束激光是經過同一個振鏡使第一束激光和第二束激光的光軸重疊，工作時，使第一束激光和第二束激光同時移動。

所述的第一束激光和第二束激光也可以是方向不同的兩束激光，工作時，第一束激光和第二束激光同時射向工作面，并使其光斑在加工平面上重合在一起，其中第一束激光的較小光斑在第二束激光的較大光斑內部。

所述的第一束激光的波長大于、等于或小于第二束激光的波長相同。

工作時，所述的第一束激光的光斑在第二束激光的光斑內的中心位置。

所述的第二束激光的光斑直徑是第一束激光的光斑直徑的1.5～50倍。

所述的第二束激光的光斑直徑是第一束激光的光斑直徑的5～20倍。