[發明專利]用于熔合工件的方法

有效

• 申請號: 201910870185.4
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN110538996B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: J.巴克倫;T.洛克
• 申請（專利權）人: 阿卡姆股份公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/30;B22F12/00;B22F12/41;B23K26/06;B23K26/073;B23K26/342;B29C64/153;B29C64/386;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02;G02B27/09
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張健;申屠偉進

本發明的各種實施例涉及一種用于焊接工件（660）的方法，包括下述步驟：利用高能量射束（605）在所述工件上的第一位置處進行第一焊接；利用至少一個偏轉透鏡（640）偏轉高能量射束以在所述工件上的第二位置處進行第二焊接；利用至少一個聚焦透鏡（630）將高能量射束聚焦在所述工件上；利用至少一個散光透鏡（620）將高能量射束成形在所述工件上，使得高能量射束在所述工件上的形狀在與所述高能量射束的偏轉方向平行的方向上比在與所述高能量射束的所述偏轉方向垂直的方向上更長。本發明還涉及對散光透鏡的使用以及一種用于形成三維物件的方法。

本申請為分案申請，其母案的發明名稱為“用于熔合工件的方法”，申請日為2015年3月5日，申請號為201580018051.X。

技術領域

本發明的各種實施例涉及一種用于焊接工件的方法以及一種用于形成三維物件的方法。

背景技術

形式自由的制作或增材制造是一種用于通過被應用于工作臺的粉末層的所選部分的接續熔合來形成三維物件的方法。根據該技術的方法和設備在US 2009/0152771中公開。

這樣的設備可以包括：工作臺，要在其上形成三維物件；粉末撒布器，被布置成敷設薄粉末層在工作臺上以形成粉末床；射線槍，用于將能量遞送到粉末，由此，粉末的熔合發生；元件，用于控制由射線槍在粉末床之上發出的射線，以通過粉末床的部分的熔合來形成三維物件的橫截面；以及控制計算機，其中存儲與三維物件的連續橫截面有關的信息。通過由粉末撒布器接續地敷設的粉末層的連續形成的橫截面的連續熔合來形成三維物件。

始終存在針對在增材制造中或當將多個件焊接在一起時減少或最小化用于熔合粉末材料的時間的需求。一種用于在AM中或當焊接時提高效率和速度的方式一般是：提高能量射束的功率且同時提高所述能量射束的偏轉速度。每表面單位所安置的功率從而可以被保持恒定但在要熔合或焊接的表面之上被更快地分配。然而，這僅適用直到所述能量射束的預定功率和偏轉速度。如果提高功率超過預定值，則偏轉速度將太快以使得來自能量射束的熱量將不具有足夠的時間來滲入到要熔合或焊接的材料中。在所述能量射束的功率太高且從而偏轉速度太快的情況下，表面溫度將變得太高以使得要熔合或焊接的材料取而代之被蒸發。

本領域中存在在焊接中超出該預定功率和偏轉速度而不蒸發要熔合或焊接的材料的需要。

發明內容

具有該背景技術，則本發明的目的是提供一種用于具有改進效率的焊接或增材制造的方法。上述目的由根據本文包含的權利要求的特征實現。

根據各種實施例，提供了一種用于焊接工件的方法。該方法包括下述步驟：利用高能量射束在所述工件上的第一位置處進行第一焊接；利用至少一個偏轉透鏡偏轉高能量射束以在所述工件上的第二位置處進行第二焊接；利用至少一個聚焦透鏡將高能量射束聚焦在所述工件上；利用至少一個散光透鏡將高能量射束成形在所述工件上，使得高能量射束在所述工件上的形狀在與所述高能量射束的偏轉方向平行的方向上比在與所述高能量射束的所述偏轉方向垂直的方向上更長，其中所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的長度之比作為所述能量射束在所述工件上的功率的函數而變化。

本發明的優勢是：隨著提高散光和掃描速度、同時仍熔合粉末或將多個件焊接在一起到足夠深度、同時避免由于過度溫度而引起的蒸發，可以大幅或非常大幅提高射束功率。這還可能導致構建時間減少。本發明的另一優勢是：與掃描方向垂直的熔合準確度或熔化寬度可以被保持恒定，不管所使用的射束功率和掃描速度如何。

在本發明的示例實施例中，所述能量射束是激光束或電子束。至少該實施例的非限制性優勢是：本發明與所使用的能量射束源無關。

在本發明的再一示例實施例中，所述平行方向和所述垂直方向上所述高能量射束的長度之比還可以作為所述高能量射束在所述工件上的位置的函數而變化。至少該實施例的非限制性優勢是：射束斑的伸長不僅可能是依賴于射束功率的，而且可能依賴于要熔合的圖案。