[发明专利]一种基于粉末帘的激光捕捉增材制造装置及制造方法

权利要求书

1.一种基于粉末帘的激光捕捉增材制造装置，其特征在于，包括：

激光发射单元，安装于机床或者机械手的运动机构上，且激光发射单元的出光口对准载粉气流形成的粉末帘，用于对载粉气流内的粉末进行激光照射；

送粉单元，包括送粉部和载粉气控制部，其中送粉部的出粉口与载粉气控制部的送粉口管路连通；载粉气控制部包括载粉部和抽气部，其中载粉部和抽气部对称安装于激光发射单元的两侧，并保持载粉部的出粉口与抽气部的抽气口正对，使得出粉口与抽气口之间的载粉气流形成稳定的粉末帘；送粉部、载粉气控制部与控制台电连接；

以及控制台，其控制端分别与激光发射单元、送粉部和载粉气控制部的控制端电连接，用于控制送粉部和载粉气控制部工作以产生稳定流速的粉末帘，并对粉末帘进行激光照射。

2.如权利要求1所述的一种基于粉末帘的激光捕捉增材制造装置，其特征在于：所述激光发射单元包括用于产生激光的激光器、用于传输激光的光纤和用于控制光路的激光头，所述激光头安装于机床或者机械手的运动机构上，激光头的入光口通过光纤与激光器的出光口相连通，而激光头的出光口对送粉单元形成的粉末帘，使得激光器产生的激光照射到粉末帘上。

3.如权利要求2所述的一种基于粉末帘的激光捕捉增材制造装置，其特征在于：所述的激光头内使用振镜控制激光的扫描路径；在激光头的保护镜片下有一股保护气流，保护气流由管道通入，防止激光照射产生的金属蒸汽污染光路系统。

4.如权利要求1所述的一种基于粉末帘的激光捕捉增材制造装置，其特征在于：所述送粉部包括送粉器、气瓶和载粉气流输运通道，其中所述送粉器的进气口与气瓶管路连通，所述送粉器的出粉口与载粉气流输运通道的进粉口连通，载粉气流输运通道的送粉口与载粉部的进粉口管路连通。

5.如权利要求1所述的一种基于粉末帘的激光捕捉增材制造装置，其特征在于：所述的抽气部包括抽气泵、抽气管和粉末回收装置，其中抽气泵与抽气管出气口管路连通，抽气管末端的抽气口与送粉嘴正对，抽气泵内有粉末回收装置，且粉末回收装置的进粉口与抽气管管路连通，用于将粉末帘中未穿过激光束的粉末回收。

6.如权利要求1所述的一种基于粉末帘的激光捕捉增材制造装置，其特征在于：靠近激光束的载粉部和抽气部各配备有一套用于降温的循环降温装置，所述循环降温装置包括由水冷套和水管构成的循环水单元以及水冷装置，其中水冷套套设于送粉嘴和抽气口外侧，通过相应的水管与外部的水冷箱连通；水冷装置安装于水冷箱内，用于对水冷箱内的水进行降温以防止散射的激光束造成的机构过热。

7.如权利要求1所述的一种基于粉末帘的激光捕捉增材制造装置，其特征在于：所述载粉部包括粉管和设置于粉管末端的送粉嘴，其中粉管的进口通过载粉气流输运通道与送粉器的出粉口管路连通。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的一种基于粉末帘的激光捕捉增材制造装置进行的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在激光头下方，通过管道形成一个稳定的载粉气流，从而在基材上方实现一个稳态流动的粉末帘；

2)激光头在控制台控制下开启，发射出的激光束扫描粉末帘，激光照射粉末颗粒时，颗粒的迎光面迅速加热产生汽化，汽化产生的冲击力给颗粒一个向下的力使颗粒向基板运动，穿透粉末帘的激光扫在基材上产生熔池；

3)向下运动的颗粒进入熔池，实现沉积，通过激光束及粉帘位置的运动实现增材制造；

4)没有穿过激光束的粉末，被抽气口吸入重新送入送粉器内。