[发明专利]一种振镜扫描同轴复合双激光熔化沉积装置及方法

说明书

本发明涉及一种振镜扫描同轴复合双激光熔化沉积装置，包括固定工装以及安装于固定工装上的小光斑光源、大光斑光源、振镜系统、聚焦镜和激光合束镜；其中，小光斑光源的输出激光经振镜系统形成的第一激光与大光斑光源的输出激光经聚焦镜形成的第二激光通过激光合束镜合成的激光束聚焦至待熔化沉积的丝材/粉末。本发明还涉及一种振镜扫描同轴复合双激光熔化沉积方法。该振镜扫描同轴复合双激光熔化沉积装置及方法的目的是解决现有的激光熔化沉积在加工后由于大尺寸热源输入导致表面粗糙度较高的问题。

技术领域

本发明涉及熔化沉积增材制造技术领域，具体涉及一种振镜扫描同轴复合双激光熔化沉积装置及方法。

背景技术

现有超高强钢和钛合金等高性能结构材料高效增材制备与修复采用激光熔化沉积、电弧等熔化方法，包括同轴、旁轴、中心送粉送丝的激光熔化沉积方法在加工后会由于大尺寸热源输入导致成形沟壑较大起伏明显，表面粗糙度较高，熔化沉积完成后需进行相应的车、抛和磨，加工成本高。

目前常规激光熔化沉积技术的熔化沉积层表面熔道较为明显，沟壑较大起伏不平，熔化沉积完成后需进行相应的车、磨、抛等后处理，加工成本较高。此外，激光熔化沉积过程中熔化沉积表面的表面起伏会不断累积，进而熔化沉积局部区域间热历史会存在较大差异，进而影响部件整体的力学性能，难以达到使用要求。

因此，发明人提供了一种振镜扫描同轴复合双激光熔化沉积装置及方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种振镜扫描同轴复合双激光熔化沉积装置及方法，解决了现有的激光熔化沉积在加工后由于大尺寸热源输入导致表面粗糙度较高的技术问题。

(2)技术方案

本发明提供了一种振镜扫描同轴复合双激光熔化沉积装置，包括固定工装以及安装于所述固定工装上的小光斑光源、大光斑光源、振镜系统、聚焦镜和激光合束镜；其中，

所述小光斑光源的输出激光经所述振镜系统形成的第一激光与所述大光斑光源的输出激光经所述聚焦镜形成的第二激光通过所述激光合束镜合成的激光束聚焦至待熔化沉积的丝材/粉末。

进一步地，所述小光斑光源的输出激光的波长为515nm。

进一步地，所述大光斑光源的输出激光的波长为1070nm。

进一步地，所述振镜扫描同轴复合双激光熔化沉积装置还包括增透膜，所述增透膜贴设于所述激光合束镜朝向所述第一激光的端面。

进一步地，所述振镜扫描同轴复合双激光熔化沉积装置还包括全反膜，所述全反膜贴设于所述激光合束镜朝向所述第二激光的端面。

进一步地，所述激光合束镜与水平面的夹角为45°。

进一步地，所述小光斑光源的输出激光与所述大光斑光源的输出激光相互平行。

进一步地，所述聚焦镜位于所述大光斑光源与所述激光合束镜的中间位置处。

本发明还提供了一种振镜扫描同轴复合双激光熔化沉积方法，利用上述的振镜扫描同轴复合双激光熔化沉积装置，包括以下步骤：

将零件数模分层切片，按照单道熔道的宽度和搭接率形成每层切片的扫描轨迹；

将基板固定在工作台上，并将激光头放置在所述基板的上方；

将丝材/粉末送入所述激光头的下方，大光斑激光将所述丝材/粉末熔化沉积并通过小光斑激光同轴照射并汇聚至熔化沉积区，在已熔化但未凝固的沉积区域往复扫描路径对熔化沉积产生的熔池进行重熔；

激光按照每层生成的扫描轨迹逐层熔化沉积及熔池重熔，直至零件数模的扫描轨迹全部完成。