[发明专利]一种减少激光粉末床熔融气孔缺陷的方法及装置

权利要求书

1.一种减少激光粉末床熔融气孔缺陷的方法，其特征在于，通过安装在打印机腔体内移动机构上的超声发生装置产生超声波，所述超声波扰动空气，并通过空气诱导打印件振动，所述超声波使熔池中产生空穴和液体扰动，促进所述熔池中的气孔逃逸；

将电磁加热装置安装在基板下方并置于所述打印机腔体内，通过所述电磁加热装置对所述基板和所述打印件进行持续加热，扩大所述熔池的尺寸，促进所述熔池中的气孔逃逸；

在所述打印机腔体中通入高速气流，通过在熔池上方辅助以所述高速气流减少所述打印件上方的压力，促进所述熔池中的气孔逃逸。

2.根据权利要求1所述的减少激光粉末床熔融气孔缺陷的方法，其特征在于，还包括：在打印过程中，通过安装在所述打印机腔体上方的高速相机对所述熔池的形貌进行在线监测，根据在线监控信息调整所述超声发生装置的参数、所述电磁加热装置的参数和所述高速气流的流速。

3.根据权利要求1所述的减少激光粉末床熔融气孔缺陷的方法，其特征在于，所述高速气流的流速为4～6m/s。

4.根据权利要求1所述的减少激光粉末床熔融气孔缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：基于计算机辅助制造建立打印件的几何模型；

S2：安装所述超声发生装置和所述电磁加热装置，构建气体通道，将所述基板固定在机床运动平台上；

S3：打开气泵，通过所述气体通道向所述打印机腔体中以第一流速通入保护气体；打开激光器，通过所述激光器对所述基板进行预热；

S4：设置激光粉末床熔融增材制造工艺参数；通过振镜系统聚焦激光束至所述打印件；

S5：打开所述超声发生装置和所述电磁加热装置，通过所述超声发生装置发射超声波至空气中并传播至所述打印件，通过所述电磁加热装置对所述基板和所述打印件进行持续加热；调整所述气泵的压力，以第二流速通入保护气体；

S6：在打印过程中，根据在线监控信息调整所述超声发生装置的参数、所述电磁加热装置的参数和所述保护气体的流速大小，直至打印完成。

5.根据权利要求4所述的减少激光粉末床熔融气孔缺陷的方法，其特征在于，所述打印机腔体为长方体形的封闭式结构；所述打印机腔体的第一侧面设置有进气管道，所述打印机腔体的第二侧面设置有出气管道，所述进气管道与所述气泵相连，所述出气管道与回收腔相连。

6.根据权利要求4所述的减少激光粉末床熔融气孔缺陷的方法，其特征在于，所述步骤S3中的所述第一流速为0.8～1m/s，所述步骤S5中的所述第二流速为4～6m/s。

7.根据权利要求4所述的减少激光粉末床熔融气孔缺陷的方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过所述激光器对所述基板进行预热时将所述基板加热至40～60℃。

8.根据权利要求4所述的减少激光粉末床熔融气孔缺陷的方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述超声发生装置的振幅为20～25μm，频率为20～25kHz；所述电磁加热装置的功率为10～20kW。

9.根据权利要求4所述的减少激光粉末床熔融气孔缺陷的方法，其特征在于，所述S4中，所述激光粉末床熔融增材制造工艺参数包括：激光功率为80～200W、扫描速度为0.5～1m/s、光斑直径为70～100μm、层厚为25～30μm。

10.一种减少激光粉末床熔融气孔缺陷的装置，其特征在于，包括：打印机腔体、高速相机、计算机、中央处理器、移动机构、超声发生装置、激光器、进气管道、气泵、基板、电磁加热装置、出气管道和回收腔；

所述高速相机安装在所述打印机腔体的上方，所述高速相机、所述计算机和所述中央处理器依次连接；所述移动机构位于所述打印机腔体内，所述超声发生装置和所述激光器安装在所述移动机构上；所述打印机腔体的第一侧面设置有进气管道，所述打印机腔体的第二侧面设置有出气管道，所述进气管道与所述气泵相连，所述出气管道与所述回收腔相连；所述基板设置在所述打印机腔体内，并位于所述移动机构的下方；所述电磁加热装置安装在所述基板下方，并置于所述打印机腔体内；

所述减少激光粉末床熔融气孔缺陷的装置用于实现如权利要求1-9中任一项所述减少激光粉末床熔融气孔缺陷的方法中的步骤。