[发明专利]真空电扫超音速喷射沉积激光增材制造装置

说明书

本发明公开了一种真空电扫超音速喷射沉积激光增材制造装置，包括成形工作台以及安装于工作台上方的激光喷射增材装置，所述激光喷射增材装置包括冷喷头、激光发生器以及激光束控制装置，冷喷头喷射方向可调以使得喷出的粉末粒子束在工作台上基于零部件形状扫描，所述激光束控制装置安装于激光发生器出射口处用于控制激光束的发射方向，以使得激光束与冷喷头喷出的粉末粒子束汇聚于一点并使得基体表面和粉末粒子被加热形成熔融状态。本发明的装置通过定向喷射粉末并实时加热烧结形成零部件，无需逐层铺粉烧结，成形效率大大提高；粉末不会造成浪费，降低成形成本，而且成形质量一致性良好，提高成形质量，简化零部件烧结的工序，提高烧结效率。

技术领域

本发明涉及表面喷射技术领域，特别涉及一种真空电扫超音速喷射沉积激光增材制造装置。

背景技术

增材制造装置也称为3D打印机，现有的增材制造装置每次扫描加工之前，需要将整个成形工作台填充满成形粉末，然后烧结相应的区域，通过逐层铺粉烧结形成零件，每次烧结需要将整个成形工作台铺满成形粉末，该效率极低，而且会导致大量的成形粉末浪费，成形粉末使用量较大，成形粉末使用成本较高，另外由于铺粉的不可控因素较多，导致每层烧结的质量一致性较差，容易出现典型铸造缺陷，影响零部件的成形效果。

因此，需要一种真空电扫超音速喷射沉积激光增材制造装置，该装置无需逐层铺粉烧结，成形效率大大提高；粉末不会造成浪费，降低制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种真空电扫超音速喷射沉积激光增材制造装置，该装置通过定向喷射粉末并实时加热熔融达到零部件的成形，无需逐层铺粉烧结，成形效率大大提高；粉末不会造成浪费，降低成形成本，而且成形质量一致性良好，提高成形质量。

本发明的真空电扫超音速喷射沉积激光增材制造装置，包括成形工作台以及安装于工作台上方的激光喷射增材装置，所述激光喷射增材装置包括冷喷头、激光发生器以及激光束控制装置，冷喷头喷射方向可调以使得喷出的粉末粒子束在工作台上基于零部件形状扫描，所述激光束控制装置安装于激光发生器出射口处用于控制激光束的发射方向，以使得激光束与冷喷头喷出的粉末粒子束汇聚于一点并使得粉末粒子被加热形成熔融状态。

进一步，所述激光束控制装置为安装于激光发生器出射口处的水平扫描反射镜以及竖直扫描反射镜，所述水平扫描反射镜可转动用于将激光束反射至竖直扫描反射镜上并沿水平方向扫描，所述竖直扫描反射镜可转动用于使反射的激光束竖向扫描并使得该激光束实时与喷嘴喷出的带电粉末粒子束汇聚于一点。

进一步，所述冷喷头还包括设置于送粉装置出口侧用于对粒子进行加热的加热装置。

进一步，所述冷喷头还包括加速装置，所述加速装置设置于拉瓦尔喷管出口侧，所述加速装置具有加速电场用于使带电粉末粒子加速并使得加速后的粒子通过喷嘴朝向工作台喷出。

进一步，所述拉瓦尔喷管出口端设置有用于使带电粉末粒子束聚焦的一级磁透镜，所述加速装置设置于一级磁透镜出口端侧。

进一步，所述喷嘴外接有使粉末粒子束聚焦的二级磁透镜，所述偏转线圈Ⅰ安装于二级磁透镜出口端。

进一步，所述冷喷头还包括壳体，所述送粉装置连接于壳体顶部用于将粉末送至壳体内部，所述喷嘴设置于壳体底部并竖向正对送粉装置出口端，所述壳体上设置有用于为拉瓦尔喷管通入高压气体的进气口。

进一步，所述壳体上还开设有用于抽出气体以使壳体内形成近真空环境的抽气口。

进一步，所述壳体内腔通过绝缘板分隔为上腔室、中部腔室和下腔室，所述拉瓦尔喷管设置于中部腔室内并使得上腔室和下腔室连通，所述送粉装置底部具有用于引导粒子流动的送粉管，所述送粉管经上腔室向下延伸至拉瓦尔喷管进口端，所述加热装置设置于上腔室内，所述加速装置设置于下腔室内用于使得拉瓦尔喷管喷出的粉末粒子束加速，所述喷嘴设置于下腔室底部使得加速后的粉末粒子束经过喷嘴喷出，所述进气口连通于中部腔室或下部腔室。