[發明專利]一種基于多激光器的選區熔化粉末實時預熱系統及方法

在審

• 申請號: 201810556384.3
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108705083A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 張李超;湯名鍇;史玉升;張楠;牛其華
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00;B33Y50/02;B33Y10/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬;曹葆青

1.一種基于多激光器的激光選區熔化粉末實時預熱系統，其特征在于，該預熱系統包括激光預熱單元、測溫單元、激光加工單元和控制單元，

所述激光加工單元用于激光選區熔化加工；

所述激光預熱單元與所述激光加工單元相連，用于在所述激光加工單元中的每個切片層鋪粉后對鋪設的待加工粉末進行激光預熱；

所述測溫單元與所述激光預測單元相連，在所述激光預熱單元對待加工粉末預熱后，該測溫單元實時測量待加工粉末的溫度，并將該溫度反饋給所述控制單元；

所述控制單元與所述激光加工單元、激光預熱單元和測溫單元連接，用于設定所述激光加工單元的參數，同時還用于接受所述測溫單元反饋的溫度，并根據該溫度自動調節所述激光預熱單元的參數直至所述溫度達到預設溫度閾值。

2.如權利要求1所述的預熱系統，其特征在于，所述激光預熱單元包括一個或者多個激光器，該激光器產生等能量分布的激光束，不同于所述激光加工單元的激光束的能量分布，避免局部過熱和受熱不均勻，使得待加工粉末預熱均勻。

3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述激光預熱單元的激光光斑大于所述激光加工單元的激光光斑的大小，優選為所述激光預熱單元的激光光斑直徑為所述激光加工單元的激光光斑直徑的1.2倍以上，使得預熱面積大于加工面積。

4.如權利要求1-3任一項所述的預熱系統，其特征在于，所述激光加工單元和激光加工單元均還包括振鏡，用于調整所述激光器發出的激光的方向以及激光光斑直徑。

5.一種如權利要求1-4任一項所述的預熱系統的加工方法，該方法包括下列步驟：

(a)根據待加工零件的三維模型，控制單元對所述三維模型進行切片獲得多個切片層，對于每個切片層，設定所述激光加工單元相應的掃描路徑、加工工藝參數和粉末預熱的預設溫度閾值；根據粉末預熱的預設溫度閾值，所述控制單元設定所述激光預熱單元的預熱參數，同時設定所述激光預熱單元與激光加工單元之間的延遲時間；

(b)所述激光加工單元按照設定的加工工藝參數鋪設待加工粉末，所述激光預熱單元按照設定的預熱參數對待加工粉末進行預熱，然后所述控制單元開始計時，同時所述測溫單元實時測量所述待加工粉末的溫度并反饋給所述控制單元，控制單元調制所述激光預熱單元的參數直至所述待加工粉末的溫度達到所述預熱溫度閾值，到達設定的所述延遲時間后，所述激光加工單元按照預設的掃描路徑對已預熱的待加工粉末進行激光選區熔化加工，由此完成單個切片層的加工；

(c)所述激光加工單元的基板下降一個切片層的厚度，重復步驟(b)，直至完成所有切片層的加工。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，所述激光加工單元的加工工藝參數包括激光光斑的大小、激光功率、掃描速度和鋪粉厚度。

7.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，所述激光預熱單元的預熱參數包括激光光斑的大小、激光功率、掃描速度。