CN109622955A - 一种双光束选区激光熔化增材制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双光束选区激光熔化增材制造方法，通过双光束一前一后进行打印，第一个激光用以低功率精细熔化粉末外轮廓，第二个激光用以进行高功率大光斑的快速填充扫描，将两束激光共同作用，使得其进行选区激光熔化成型，既提高了粉末成形精度，也提高了成形的速率，可大幅度改善选区激光成形的效率。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种双光束选区激光熔化增材制造方法。
背景技术
增材制造是融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。而选区激光熔化技术是对金属粉末的增材制造技术，它利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。其中，铺粉式选区激光熔化技术是目前较为成熟的、主要的金属3D打印技术之一。当加工时，在加工平面上均匀地铺一层材料粉末，粉末厚度往往根据加工工艺决定。其后，控制系统控制激光器输出激光，经由振镜在粉层上扫描加工图形。扫描后的部分即熔化，后又重新与粉层下方的零件一起凝固为实体，而其余部分仍为粉末状态。通过以一层层粉末层不断的熔化、凝固，逐渐叠加，最终成形为所需产品。
作为一种新兴先进制造技术，激光选区熔化技术发展至今，也暴露出了自身固有缺陷：成形效率低下、成形精度无法和传统加工方式相比、适用材料受限、致密度无法达到100%、气孔、裂纹等内部缺陷无法完全避免等，特别是成形效率低这一限制激光选区熔化技术获得进一步发展的瓶颈。单激光束选区熔化过程中，每层路径规划后只能依次扫描，这种“串行”加工方法导致很多剩余路径处于“等待期”。此外，成形效率和尺寸精度是一对矛盾体，为了获得较高成形效率，通常提高激光功率和光斑大小，却在一定程度上降低了精度，尤其是边缘尺寸精度。而为了获得更精细的零件，通常需要减小光斑尺寸并降低其功率，客观上削减了整体成形效率。
现有的SLM工艺技术暂时不能满足现代制造技术对高效、高精度、高质量、高速制造的需求，使得SLM金属打印的应用范围仅能局限在小尺寸的零部件上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种双光束选区激光熔化增材制造方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种双光束选区激光熔化增材制造方法，包括如下步骤：
步骤1），对成型基板进行预处理，清洗烘干后，固定于工作箱体内的工作台上；
步骤2），对工作箱体内通入氩气进行洗气处理，降低工作箱体中的氧含量，并加热基板以达到打印所需温度；
步骤3），对需要进行打印的模型进行分层，由下至上对每一层均按照如下步骤进行打印：
步骤3.1），对基板进行铺粉；
步骤3.2），将当前层的打印模型分解为需要进行精细熔化增材的外轮廓部分和外轮廓部分内部的待填充部分；
步骤3.3），同时采用第一激光器和第二激光器进行工作，第一激光器的工作光斑小于第二激光器的光斑，其中，采用第一激光器的光斑对外轮廓部分进行精细熔化增材，采用第二激光器对带填充部分进行大功率快速填充处理。
所述步骤3.1）中进行铺粉时，铺粉层厚为0.05mm。
所述第一激光器、第二激光器的最大功率均为800W。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1. 本发明可显著提高选区激光成形的效率；
2. 针对不同的加工零件、加工材料，本发明可设计出合理的高低激光功率匹配值；
3. 针对搭接区域，本发明能够获得组织、质量、应力等各方面均能较为一致的优化；
4. 本发明双光束激光熔化的装置简单、成本低。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。
本发明公开了一种双光束选区激光熔化增材制造方法，包括如下步骤：
步骤1），对成型基板进行预处理，清洗烘干后，固定于工作箱体内的工作台上；
步骤2），对工作箱体内通入氩气进行洗气处理，降低工作箱体中的氧含量，并加热基板以达到打印所需温度；
步骤3），对需要进行打印的模型进行分层，由下至上对每一层均按照如下步骤进行打印：
步骤3.1），对基板进行铺粉；
步骤3.2），将当前层的打印模型分解为需要进行精细熔化增材的外轮廓部分和外轮廓部分内部的待填充部分；
步骤3.3），同时采用第一激光器和第二激光器进行工作，第一激光器的工作光斑小于第二激光器的光斑，其中，采用第一激光器的光斑对外轮廓部分进行精细熔化增材，采用第二激光器对带填充部分进行大功率快速填充处理。
所述步骤3.1）中进行铺粉时，铺粉层厚为0.05mm。
所述第一激光器、第二激光器的最大功率均为800W。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种双光束选区激光熔化增材制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1），对成型基板进行预处理，清洗烘干后，固定于工作箱体内的工作台上；
步骤2），对工作箱体内通入氩气进行洗气处理，降低工作箱体中的氧含量，并加热基板以达到打印所需温度；
步骤3），对需要进行打印的模型进行分层，由下至上对每一层均按照如下步骤进行打印：
步骤3.1），对基板进行铺粉；
步骤3.2），将当前层的打印模型分解为需要进行精细熔化增材的外轮廓部分和外轮廓部分内部的待填充部分；
步骤3.3），同时采用第一激光器和第二激光器进行工作，第一激光器的工作光斑小于第二激光器的光斑，其中，采用第一激光器的光斑对外轮廓部分进行精细熔化增材，采用第二激光器对带填充部分进行大功率快速填充处理。
2.根据权利要求1所述的双光束选区激光熔化增材制造方法，其特征在于，所述步骤3.1）中进行铺粉时，铺粉层厚为0.05mm。
3.根据权利要求1所述的双光束选区激光熔化增材制造方法，其特征在于，所述第一激光器、第二激光器的最大功率均为800W。
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