[发明专利]一种大型激光选区熔化成形除尘扫描设备及扫描方法

说明书

本发明涉及一种大型激光选区熔化成形除尘扫描设备及扫描方法，该设备包括多个结构相同的吹吸风口单元、刮刀、粉末床表面及用于成形区域划分和扫描的动态聚焦振镜组，所述的动态聚焦振镜组沿刮刀运动方向均匀分布多列且每列下方均设有吹吸风口单元，所述的吹吸风口单元包括吹风口和吸风口，吹风口与吸风口与外部除尘过滤系统连接；还包括用于吹吸风口单元支撑的风口运动支架、用于风口运动支架竖直运动的竖直运动导轨和用于风口运动支架水平运动的水平运动导轨，所述的吹吸风口单元沿刮刀运动方向均匀分布在风口运动支架上，本发明能够保证零件的成形质量及工艺一致性，使设备长时间稳定运行，同时提高设备的成形效率。

技术领域

本发明涉及激光选区熔化技术领域，具体涉及一种大型激光选区熔化成形除尘扫描设备及扫描方法。

背景技术

在现有激光选区熔化设备中，成形过程中所产生的烟尘主要通过一套除尘净化系统来去除，其基本结构主要包括两部分，分别为成形仓内一组相对的吹、吸风口结构及成形仓外的包含过滤箱以及风机在内的粉尘过滤系统，它们通过管道相互连接，共同组成一个封闭的循环回路。在工作过程中，防爆风机带动气流的流动，进而在成形仓内吹、吸风口之间的粉末层上方形成稳定的层流将成形过程所产生的烟尘经吸风口带走，并送入到过滤箱进行过滤，所获得的纯净气氛再通过管道回路重新经吹风口输送到成形仓内，形成一个封闭循环。在吹风口及吸风口的结构设计上，一般遵循保证吹风口处及吸风口处的各自的气流流速一致性的原则。除此之外，在成形仓内一般设有保护振镜的吹气装置，避免烟尘附着到振镜保护镜上造成激光的损耗及对振镜保护镜的破坏。

目前激光选区熔化设备所使用的吹、吸风口结构布局一般只适用于成形幅面在500mm以下的设备中，当成形幅面扩大到一定程度时(如500mm)，会出现许多难以避免的问题，导致除尘效果迅速降低。例如，在多激光束阵列扫描时，气流上游成形区域所带来的烟尘会削弱下游成形区域的激光功率；惰性气流的流速在流动方向上损失较大，气流容易扩散，导致烟尘不易被及时吸走；以及烟尘中的较大颗粒容易落到粉层上，影响烧结及铺粉质量等。如此不仅会大大增加零件成形的工艺难度，而且严重影响零件的成形质量及性能的均一性，同时也降低了设备的稳定性。

发明内容

本发明实施例提供了一种大型激光选区熔化成形除尘扫描设备及扫描方法，能够保证零件的成形质量及工艺一致性，使设备长时间稳定运行，同时提高设备的成形效率。

第一方面，本发明的实施例提出一种大型激光选区熔化成形除尘扫描设备，包括多个结构相同的吹吸风口单元、刮刀、粉末床表面及用于成形区域划分和扫描的动态聚焦振镜组，所述的动态聚焦振镜组沿刮刀运动方向均匀分布多列且每列下方均设有吹吸风口单元，所述的吹吸风口单元包括吹风口和吸风口，吹风口与吸风口与外部除尘过滤系统连接；还包括用于吹吸风口单元支撑的风口运动支架、用于风口运动支架竖直运动的竖直运动导轨和用于风口运动支架水平运动的水平运动导轨，所述的吹吸风口单元沿刮刀运动方向均匀分布在风口运动支架上，所述的水平运动导轨设在竖直运动导轨之间且与刮刀运动方向相同，所述的风口运动支架滑动设置在水平运动导轨内。

进一步地，所述相邻的吹风口与吸风口背向贴合。

进一步地，所述动态聚焦振镜组的列数与吹吸风口单元的数量相同。

进一步地，所述风口运动支架包括用于连接多个吹吸风口单元的连接杆，连接杆滑动设在水平运动导轨上。

进一步地，所述竖直运动导轨上设有用于限定风口运动支架上下位置的限位开关，水平运动导轨上水平设有用于限定风口运动支架左右位置的限位杆。

进一步地，所述吹风口及吸风口的长度大于成形幅面的宽度。

第二方面，本发明提供一种大型激光选区熔化成形除尘扫描方法，利用第一方面所述的除尘设备，包括如下步骤：

S1：沿刮刀运动方向对成形幅面进行区域划分形成与动态聚焦多振镜组列数相对应的等宽度矩形扫描区域，并确定相邻两个振镜的扫描范围重叠的区域作为搭接区；