[发明专利]用于激光沉积的方法和设备

说明书

本申请涉及用于激光沉积的方法和设备。一种激光沉积设备，包括：密封外壳，被配置为保持基板；粉末源，被配置为保持粉末材料；喷丸源，被配置为保持喷丸介质；以及沉积系统，流体地连接到粉末源和喷丸源。沉积系统包括被配置为生成激光束的激光器。沉积系统被配置为通过将粉末材料流注射到激光束中而在基板上沉积一个或多个层。沉积系统被配置为通过将喷丸介质推进到一个或多个层的外表面上而对该一个或多个层进行喷丸处理。

技术领域

本发明涉及用于激光沉积的方法和设备。

背景技术

目前，增材制造工艺(additive manufacturing process)被用于生产各种三维(3D)物体。增材制造包括沉积一个或多个材料层，例如以制造物体、包覆现有物体或修复物体的现有结构。增材制造工艺的一个实例是激光沉积技术(LDT)，其中，将粉末材料喷射到激光束中，从而使粉末熔化并沉积层。可以重复LDT工艺，以在基板上连续沉积多个层，从而构建物体，其有时称为激光自由成形制造技术(LFMT)。使用LDT工艺的其他实例包括：激光熔覆技术(LCT)，其中，现有物体包覆有一个或多个包覆层；以及激光修复技术(LRT)，其包括在现有物体上沉积一个或多个层以修复该物体的结构。

与使用其他工艺制造的物体相比，增材制造的物体例如由于晶粒尺寸、微观结构、晶体织构、表面抛光等能够具有较低的疲劳强度。因此，使用诸如激光沉积的工艺增材制造的物体有时用喷丸工艺(或其他工艺)处理表面，以改善疲劳强度。但是，在增材制造工艺完成之后，在二级站执行当前的喷丸处理(和其他工艺)，这可能是低效的、耗时的和/或昂贵的。此外，在增材制造工艺完成之后，特别是对于具有复杂形状的物体，可能难以到达具有有限曝光或没有曝光的物体表面。

需要一种对于增材制造的物体更有效、更省时、成本更低和/或更精确的喷丸工艺。

发明内容

考虑到这些需求，本公开的某些实施方式提供了一种激光沉积设备，其包括：密封外壳，被配置为保持基板；粉末源，被配置为保持粉末材料；喷丸源，被配置为保持喷丸介质；以及沉积系统，流体地连接到粉末源和喷丸源。沉积系统包括被配置为生成激光束的激光器。沉积系统被配置为通过将粉末材料流注射到激光束中而在基板上沉积一个或多个层。沉积系统还被配置为通过将喷丸介质推进到一个或多个层的外表面上而对该一个或多个层进行喷丸处理。

在至少一个实施方式中，沉积系统还包括流体连接至粉末源和喷丸源的沉积头。沉积头被配置为将粉末材料流喷射到激光束中。沉积头被配置为将喷丸介质喷射到一个或多个层的外表面上。

在一个或多个实施方式中，沉积系统还包括第一沉积头和第二沉积头。第一沉积头流体连接至粉末源并被配置为将粉末材料流喷射到激光束中。第二沉积头流体连接至喷丸源并被配置为将喷丸介质喷射到一个或多个层的外表面上。

在一个或多个实施方式中，沉积系统还包括流体连接至粉末源和喷丸源的沉积头。沉积头包括第一喷嘴和第二喷嘴。第一喷嘴流体连接至粉末源并被配置为将粉末材料流喷射到激光束中。第二喷嘴流体连接至喷丸源并被配置为将喷丸介质喷射到一个或多个层的外表面上。

本公开的某些实施方式提供了一种用于激光沉积的方法，其包括：通过使用连接到粉末源并连接到喷丸源的沉积系统将来自粉末源的粉末材料流注射到激光束中而在基板上沉积一个或多个材料层。该方法还包括：通过使用沉积系统将来自喷丸源的喷丸介质推进到一个或多个层的外表面上而对该一个或多个层进行喷丸处理。

本公开的某些实施方式还提供了一种沉积系统，其包括：激光器，被配置为生成激光束；以及至少一个沉积头，被配置为流体连接至包含粉末材料的粉末源及包含喷丸介质的喷丸源。至少一个沉积头被配置为通过将来自粉末源的粉末材料流注射到激光束中来沉积一个或多个材料层。至少一个沉积头还被配置为通过将来自喷丸源的喷丸介质推进到一个或多个层的外表面上来对一个或多个层进行喷丸处理。

附图说明