[發(fā)明專利]一種激光增材制造構(gòu)件的方法及激光增材制造系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911330386.1
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN111036906B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭明海;李澄;李廣生;劉斌
• 申請（專利權(quán)）人: 鑫精合激光科技發(fā)展（北京）有限公司
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F12/50;B22F10/366;B22F3/105;B33Y10/00;B33Y40/00;B33Y70/10
• 代理公司: 北京知迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11628
• 代理人: 王勝利

1.一種激光增材制造構(gòu)件的方法，應(yīng)用激光增材制造設(shè)備；所述激光增材制造設(shè)備包括送粉器和具有激光加工頭的激光器，所述送粉器包括至少兩個送粉罐；其特征在于，至少兩個所述送粉罐內(nèi)所容納的材料不同；所述方法包括：

所述送粉器根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制所述至少兩個送粉罐所輸出的材料送粉流匯聚在基材面的同一位置，使得所述至少兩個送粉罐所輸出的材料送粉流在基材面形成混合物；

所述激光器根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制所述激光加工頭對所述混合物進行熔融燒結(jié)，獲得構(gòu)件；

所述送粉器根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制所述至少兩個送粉罐所輸出的材料送粉流匯聚在基材面的同一位置包括：

所述送粉器根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制所述至少兩個送粉罐所輸出的材料送粉流匯聚在基材面的同一點；

所述激光器根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制所述激光加工頭對所述混合物進行熔融燒結(jié)包括：

所述激光器根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制所述激光加工頭所發(fā)射的激光束與所述至少兩個送粉罐所輸出的材料送粉流匯聚在基材面上同一位置；

所述構(gòu)件的增材制造策略包括掃描參數(shù)信息、掃描路徑信息、切片層信息、載粉氣速信息、送粉角度信息和送粉率信息；

所述送粉器根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制所述至少兩個送粉罐所輸出的材料送粉流匯聚在基材面的同一位置包括：

所述送粉器根據(jù)所述載粉氣速信息、所述送粉角度信息、所述切片層信息和所述送粉率信息控制所述至少兩個送粉罐所輸出的材料送粉流匯聚在基材面的同一位置；

所述激光器根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制所述激光加工頭對所述混合物進行熔融燒結(jié)，獲得構(gòu)件包括：

所述激光器根據(jù)所述掃描參數(shù)信息和所述掃描路徑信息控制所述激光加工頭對所述混合物進行熔融燒結(jié)，獲得構(gòu)件；

所述切片層信息包括切片層厚度閾值，所述切片層厚度閾值為0.4mm~0.8mm；

所述載粉氣速信息包括：各個所述送粉罐的載粉氣速閾值，所述載粉氣速閾值為2.8m/s ~3.2m/s；

所述混合物進行熔融燒結(jié)時形成熔覆燒結(jié)面，所述送粉角度信息包括：每個所述送粉罐的粉嘴射流角度和每個所述送粉罐的粉嘴射流高度；

每個所述送粉罐的粉嘴射流角度是指每個所述送粉罐的粉嘴射流方向與所述激光加工頭所發(fā)射的激光束形成的夾角，每個所述送粉罐的粉嘴射流角度為40°~50°；每個所述送粉罐的粉嘴射流高度是指每個所述送粉罐的粉嘴與所述熔覆燒結(jié)面的最小距離，每個所述送粉罐的粉嘴射流高度為13 mm ~17mm；

所述至少兩個送粉罐包括至少一個第一類送粉罐和至少一個第二類送粉罐；各個所述第一類送粉罐內(nèi)容納有不同的基體材料，各個所述第二類送粉罐容納有不同的增強材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光增材制造構(gòu)件的方法，其特征在于，所述第二類送粉罐中添加活性保護劑，所述活性保護劑的重量占所述增強材料和所述活性保護劑總重量的0.1wt%~2wt%；

所述基體材料為鎳基體材料、鋁基體材料、鈦基體材料中的一種或多種；其中，所述基體材料為鈦基體材料時，所述增強材料為硼化鈦、碳化鈦、碳化硅、氧化鋁、氮化鋁、碳化硼、氮化硼中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光增材制造構(gòu)件的方法，其特征在于，所述激光器根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制所述激光加工頭對所述混合物進行熔融燒結(jié)，獲得構(gòu)件后，所述方法還包括：

從所述基材面上分離出所述構(gòu)件；

對所述構(gòu)件進行后處理；

對所述構(gòu)件進行后處理包括：對所述構(gòu)件進行階梯式去應(yīng)力退火處理。

4.一種激光增材制造系統(tǒng)，其特征在于，包括：

控制終端，用于根據(jù)構(gòu)件的參數(shù)信息生成構(gòu)件的增材制造策略和構(gòu)件的三維模型；向激光器和送粉器發(fā)送所述構(gòu)件的增材制造策略；

與所述控制終端通信的所述送粉器，用于根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制至少兩個送粉罐所輸出的材料送粉流匯聚在基材面的同一位置，使得所述至少兩個送粉罐所輸出的材料送粉流在基材面形成混合物；所述送粉器包括至少兩個送粉罐；至少兩個所述送粉罐內(nèi)所容納的材料不同；

與所述控制終端通信的所述激光器，用于根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制激光加工頭對所述混合物進行熔融燒結(jié)；

所述送粉器用于根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制至少兩個送粉罐所輸出的材料送粉流匯聚在基材面的同一位置包括：所述送粉器根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制所述至少兩個送粉罐所輸出的材料送粉流匯聚在基材面的同一點；

所述激光器用于根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制激光加工頭對所述混合物進行熔融燒結(jié)包括：所述激光器根據(jù)構(gòu)件的增材制造策略控制所述激光加工頭所發(fā)射的激光束與所述至少兩個送粉罐所輸出的材料送粉流匯聚在基材面上同一位置；

所述構(gòu)件的增材制造策略包括掃描參數(shù)信息、掃描路徑信息、切片層信息、載粉氣速信息、送粉角度信息和送粉率信息；所述切片層信息包括切片層厚度閾值，所述切片層厚度閾值為0.4mm~0.8mm；

所述載粉氣速信息包括：各個所述送粉罐的載粉氣速閾值，所述載粉氣速閾值為2.8m/s ~3.2m/s；

所述混合物進行熔融燒結(jié)時形成熔覆燒結(jié)面，所述送粉角度信息包括：每個所述送粉罐的粉嘴射流角度和每個所述送粉罐的粉嘴射流高度；

每個所述送粉罐的粉嘴射流角度是指每個所述送粉罐的粉嘴射流方向與所述激光加工頭所發(fā)射的激光束形成的夾角，每個所述送粉罐的粉嘴射流角度為40°~50°；每個所述送粉罐的粉嘴射流高度是指每個所述送粉罐的粉嘴與所述熔覆燒結(jié)面的最小距離，每個所述送粉罐的粉嘴射流高度為13 mm ~17mm；

所述送粉器具體用于根據(jù)所述載粉氣速信息、所述送粉角度信息和所述送粉率信息控制所述至少兩個送粉罐所輸出的材料送粉流匯聚在基材面的同一位置；

所述激光器具體用于根據(jù)所述掃描參數(shù)信息、所述掃描路徑信和所述切片層信息控制所述激光加工頭對所述混合物進行熔融燒結(jié)，獲得構(gòu)件。