[发明专利]一种利用超高频振动激光束调控金属粉末熔凝过程的方法

权利要求书

1.一种利用超高频振动激光束调控金属粉末熔凝过程的方法，其特征在于：在激光选区熔化增材制造系统中搭建高频振动激光束光路系统，将高频振动激光束光路系统同时作为激光选区熔化光路或将高频振动激光束光路系统与已有的激光选区熔化光路系统集成，形成双波长高频振动激光束选区熔化增材制造系统；采用高频振动激光束光路系统产生超高频振动的激光束，通过改变激光束作用在金属粉末的移动方式，对激光熔化形成的瞬态熔池产生强烈而迅速的搅拌作用，从而实现对金属粉末熔凝过程的调控；

所述高频振动激光束光路系统包括沿光路依次设置的激光器、机械光闸、两个垂直安装的高频扭转振镜、扩束镜、XY振镜、动态聚焦镜或场镜；

利用两个彼此垂直安装的高频扭转振镜的相互扭转，带动激光束实现高频小振幅的任意方向的振动，从而产生超高频振动激光束；

扩束镜将激光器出光光束直径变大，从而在工作面得到更小的聚焦光斑；

XY振镜用于反射并改变光路来实现激光在整个工作面内的扫描；

动态聚焦镜或场镜用于实现在扫描面范围内激光光斑的聚焦；

所述高频扭转振镜包括高频扭转机构、反射镜；所述高频扭转机构带动反射镜实现高频、小振幅的扭转，激光束作用在所述反射镜上，从而实现激光束的高频小振幅的往复振动；

所述高频扭转机构为压电超声扭转机构或机械超声扭转机构；所述高频扭转振镜的谐振频率范围为5kHz~500kHz，用于实现激光束的高频振动。

2.根据权利要求1所述的利用超高频振动激光束调控金属粉末熔凝过程的方法，其特征在于：所述反射镜上镀有与激光波长相对应的介质膜，反射镜的尺寸大于作用在其上的激光束的尺寸。

3.根据权利要求1所述的利用超高频振动激光束调控金属粉末熔凝过程的方法，其特征在于：激光束作用在金属粉末的移动方式为无搅拌、沿扫描方向往复搅拌、沿扫描正方向搅拌、沿扫描反方向搅拌、垂直于扫描方向往复搅拌中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的利用超高频振动激光束调控金属粉末熔凝过程的方法，其特征在于：所述激光器根据加工的金属粉末吸收光谱的特性不同选择不同的波长，波长为532nm或785nm或1064nm；激光光束直径为1~10mm，激光器的激光功率为10~1000W。

5.根据权利要求1所述的利用超高频振动激光束调控金属粉末熔凝过程的方法，其特征在于：将激光器控制模式设置为调制模式或使用与高频扭转振镜同频率的机械光闸以使只在振动运动段有激光束作用于金属材料，从而消除振动折返点对金属材料的影响。