[发明专利]一种基于激光扫描实现粉末熔化成型的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光熔化成型技术领域，涉及到一种基于激光扫描实现粉末熔化成型的方法，特别是采用两种激光器进行分区域扫描成型的方法。 

背景技术

激光快速成型制造技术是二十世纪八十年代发展起来的一项激光成型高新技术。其中选择性激光成型技术选用固体粉末作为烧结成型材料，将零件的CAD三维模型输入计算机，再经过切片处理生成截面信息文件，利用计算机控制激光逐层成型，经层层叠加后，最终形成了所需的原型或零件。该技术具有成型材料广，制造过程不受零件复杂程度的影响，制造效率高，成本低的特点，特别适合用来制造复杂结构零部件。 

目前国际上选择性激光熔化成型系统的结构包括送粉系统、激光扫描系统、铺粉系统、成型腔以及控制整个设备运转的控制系统与相应程序。其中激光扫描系统由激光器和振镜构成，是上述结构组成中最重要的部分，它主要决定零件成型制造的优劣。目前国际上使用的选择性激光成型系统选用的激光扫描系统基本由一台激光器和一个振镜系统构成，即零件制造过程中只有一个激光器在工作，并且由同一激光束扫描零件的整个截面。这种单束激光的工作方式需要激光逐点进行扫描，而且扫描线之间需要一定的搭接，因此工作效率低。另外，由于激光光斑小，遍历截面所造成的温度场变化剧烈，温度场均匀性差，材料受热后与环境显著的温差，造成 难以控制的热应力，因此，零件制造过程中易发生翘曲变形和裂纹。由于零件的复杂程度不同，针对比较复杂的零件，尤其是零件中易变形的边缘区域，如果激光功率控制不好，很有可能造成变形、裂纹、与电脑设计有细微偏差的情况发生。针对此情况的发生，给予我们采用两种或多种激光器进行配合扫描成型的启示。但是到目前，还一直没有解决配合扫描的方法和工作效率低的实质性问题，给本领域带来很大麻烦。 

发明内容

为解决国际上采用单束激光熔化成型效率低，成型后零件易变形、产生裂纹，且热应力难于控制的技术问题，本发明设计了一种基于激光扫描实现粉末熔化成型的方法，采用两种激光器与两套振镜系统进行复合扫描熔化成型，激光扫描均匀，不容易出现变形的情况发生。 

本发明实现发明目的采用的技术方案是，一种基于激光扫描实现粉末熔化成型的方法，该方法借助激光器、振镜系统以及配套的计算机控制软件程序对烧结材料扫描熔化成型，首先在成型腔内铺垫加工零件截面等高层所需的固体粉末，通过软件提取加工零件的截面信息，借助计算机的控制，激光器按照零件模型的截面信息逐层进行扫描，每层固体粉末在激光扫描下熔化成型后，再铺垫下一层固体粉末为下次激光扫描做准备，逐层扫描直至完成整个成型过程，以上方法采用两种类型激光器和配套的振镜系统，按照切片截面的轮廓图形、同步对每层固体粉末进行区域扫描，两种激光器在各自的区域中进行逐层扫描完成粉末熔化成型，上述的区域划分方法是：分别用毫米级和微米级单位的扫描线对截面图形进行平行扫描、分割形成毫米级矩形快速扫描区域和微米级曲边精细扫描区域，使微 米级曲边精细扫描区域扫描线的包络线图形无限逼近轮廓图形。 

本方法的关键技术在于用计算机同时控制两种激光器进行分区扫描，区域的划分是通过计算机控制软件以及配套程序处理完成，将两类激光器的特点相结合，针对截面的特点，同时采用大尺寸光斑激光扫描简单区域，而小尺寸光斑激光补充扫描零件边缘精细区域。此外，对于易变形的边缘区域，可以调整激光功率参数，使大光斑为小光斑成型进行预热，从而完成高质量、高效率的零件成型。 

本发明的有益效果是用两种激光器复合扫描，节省了时间，提高了零件成型效率，零件制造过程中不易发生翘曲变形和裂纹情况。采用光纤激光器进行精细边缘扫描，降低了加工零件的失真度。 

附图说明

图1是本发明的方法流程图。 

图2是本发明的所加工零件截面区域划分方法的示意图。 

图2中，1是微米级曲边精细扫描区域，2是毫米级矩形快速扫描区域。 

具体实施方式