[实用新型]一种集成双类型激光提高SLM成型件表面质量的装置

说明书

本实用新型公开了一种集成双类型激光提高SLM成型件表面质量的装置；该装置包括光纤激光器、光纤激光扩束准直器、飞秒激光器、飞秒激光扩束准直器、扫描振镜、透镜等。在SLM叠层制造的过程中，利用飞秒激光技术对每一成型层内和轮廓上可能出现的球化、凸起、粉末黏附等缺陷进行烧蚀修整，从而在不产生额外热影响的基础上提高每个SLM成型层的表面质量，实现累积过程下改善SLM成型件的上表面和侧表面粗糙度，提高零件致密性和尺寸精度等性能指标，降低了SLM加工的废品率。

技术领域

本实用新型涉及金属3D打印成型件的成型质量改善及优化措施，尤其涉及一种集成双类型激光提高SLM成型件表面质量的装置。

背景技术

激光选区熔化(Selective LaserMelting，SLM)技术是一种能直接成型组织致密、机械性能良好的金属增材制造技术，可直接成型冶金结合、形状复杂的高精度金属零件。该技术在航空部件、刀具模具、珠宝首饰及个性化医学生物植入体制造等方面具有独特的优势。虽和传统制造加工相比，SLM具有很多优势，但由于目前SLM加工工艺难易实现统一，致使成型件的表面粗糙度较差成为其最大的缺陷。一般情况下SLM成型件表面的算数平均偏差达到10～50μm。成型件表面可分为平行于基板的零件外部成型面，即上表面；与基板成一定角度的成型面，即侧表面；零件底部与基板接触的成型面或平行于基板的悬垂面，即下表面。在成型过程中，上表面的粗糙度界定层与层之间的连接性和成型稳定性，对零件致密度、机械性能有较大影响，成型件侧表面粗糙度对零件的尺寸精度有较大影响。

目前，针对SLM成型件表面粗糙度提升手段主要包括加工过程中工艺参数的优化(激光功率、扫描速度、扫描策略等)、后期处理及抛光等方式，并未在SLM加工工程中对各层金属粉末熔融情况进行检测和处理，即当因工艺参数设置不当而出现球化、凸起和粉末黏附等缺陷时未实时的对缺陷进行修整。

发明内容

本实用新型提供一种集成双类型激光提高SLM成型件表面质量的装置。目的是在SLM叠层制造的过程中，利用飞秒激光技术对每一成型层内和轮廓上可能出现的球化、凸起、粉末黏附等缺陷进行烧蚀修整，从而在不产生额外热影响的基础上提高每个SLM成型层的表面质量，实现累积过程下改善SLM成型件的上表面和侧表面粗糙度，提高零件致密性和尺寸精度等性能指标，降低了SLM加工的废品率。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种集成双类型激光提高SLM成型件表面质量的装置，包括计算机系统14、飞秒激光器5、光纤激光器13、飞秒激光扩束准直器7、光纤激光扩束准直器11、Y轴扫描振镜8、X轴扫描振镜10、X-Y扫描振镜控制器9、透镜4；所述飞秒激光器5和光纤激光器13分别电讯连接计算机系统14；X轴扫描振镜10和Y轴扫描振镜8分别通过X-Y扫描振镜控制器9电讯连接计算机系统14；

X-Y扫描振镜控制器9控制X轴扫描振镜10和Y轴扫描振镜8转动；

光纤激光器13的光路连接顺序为：光纤激光器13发出的光纤激光束12，经过光纤激光扩束准直器11射入X轴扫描振镜10，并反射射入Y轴扫描振镜8，在经过透镜4射出，并作用在成型缸2内的零件加工区域；

飞秒激光器5的光路连接顺序为：飞秒激光器5发出的飞秒激光束6，经过飞秒激光扩束准直器7射入反转180°后的X轴扫描振镜10，并反射射入Y轴扫描振镜8，再经过透镜4射出，并作用在成型缸2内的的零件加工区域。

所述光纤激光器13与飞秒激光器5之间设有一切换开关；该切换开关用于选择性开启或者关闭飞秒激光器5或者光纤激光器13，使它们各自单独作业。

所述成型缸2位于密封工作腔3内；密封工作腔3的两侧分别通过进/出管路与外部的气体循环过滤装置1连接。

一种集成双类型激光提高SLM成型件表面质量的装置的运行方法，包括SLM成型模式和修整模式；

SLM成型模式如下：