[发明专利]一种SLM双光斑成形系统

说明书

本发明公开了一种SLM双光斑成形系统，包括依次设置的激光器a、半透镜和准直扩束镜，半透镜上方安装有激光器b，激光器a发出的光束a和激光器b发出的光束b通过半透镜透射到准直扩束镜，准直扩束镜将光束a和光束b合束为平行光束，平行光束依次通过振镜、静态聚焦镜到达金属粉末，金属粉末位于成形平面；本发明还公开了另一种SLM双光斑成形系统；解决了现有的SLM设备加工零件时，热效应高，零件易开裂、变形的问题。

技术领域

本发明属于SLM设备技术领域，具体涉及一种SLM双光斑成形系统。

背景技术

随着SLM技术的发展，各种SLM设备应运而生，但是在利用SLM设备加工零件的过程中经常出现零件开裂、变形等问题。其根本原因主要在于零件的局部温度随着加工条件突然升高，而后又快速回冷，容易导致零件产生较大的热应力，而应力集中最终会造成零件损坏。

目前，已有一些关于SLM成形过程中熔池、温度场的研究。根据激光加工的复杂性，将测温方法实际应用于SLM设备进行温度场实时监控。但即使获得了零件的温度场，也很难针对零件温度的实时变化调整后续打印策略来避免零件应力集中的问题，而且效果也有待进一步验证。在金属打印过程中，光斑呈圆形，且在其中心区域需要较大的激光能量密度才能对金属粉末造成超过其层厚的熔融深度，而在边缘区域需要略小的激光能量密度对金属粉末进行烧结和熔覆搭接。而现有的SLM多采用单束激光源，其功率决定了能量密度，很难达到在中心区域对金属粉末造成超过其层厚的熔融深度以及在边缘区域对金属粉末进行良好的烧结和熔覆搭接。现有的单束激光源在成型零件的孔隙率、机械性能等特性上均具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种SLM双光斑成形系统，解决了现有的SLM设备加工零件时，热效应高，零件易开裂、变形的问题。

本发明所采用的一种技术方案是一种SLM双光斑成形系统，包括依次设置的激光器a、半透镜和准直扩束镜，半透镜上方安装有激光器b，激光器a发出的光束a和激光器b发出的光束b通过半透镜透射到准直扩束镜，准直扩束镜将光束a和光束b合束为平行光束，平行光束依次通过振镜、静态聚焦镜到达金属粉末，金属粉末位于成形平面。

本发明的特点还在于：

激光器a和激光器b均为连续激光器。

激光器a的光束小于激光器b的光束。

激光器a的光束位于激光器b的光束中心。

半透镜靠近激光器a的一面设置有全透膜，半透镜靠近激光器b的一面设置有全反射膜，半透镜用于透射和反射光束。

本发明所采用的另一种技术方案是一种SLM双光斑成形系统，包括依次设置的激光器a、半透镜和动态聚焦镜，半透镜上方安装有激光器b，激光器a发出的光束a和激光器b发出的光束b通过半透镜透射到动态聚焦镜，动态聚焦镜将光束a和光束b偏转至振镜，振镜将光束a和光束b偏转至金属粉末，金属粉末位于成形平面。

本发明的特点还在于：

激光器a和激光器b均为连续激光器。

激光器a的光束小于激光器b的光束。

激光器a的光束位于激光器b的光束中心。

半透镜靠近激光器a的一面设置有全透膜，半透镜靠近激光器b的一面设置有全反射膜，半透镜用于透射和反射光束。

本发明的有益效果是：