一種分光單光源雙掃描電鏡選擇性激光熔化成型裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于快速成型【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種分光單光源雙掃描電鏡選擇性激光熔化成型裝置；成型腔上側(cè)面設(shè)置有惰性氣體氣簾，成型腔上方設(shè)置有第一掃描陣鏡和第二掃描陣鏡，第一掃描陣鏡、第二掃描陣鏡分別與第一激光擴(kuò)束鏡、第二激光擴(kuò)束鏡對(duì)應(yīng)連接；第一掃描陣鏡和第二掃描陣鏡的下方設(shè)置有工作平臺(tái)，工作平臺(tái)上設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)上固定設(shè)有加熱系統(tǒng)和絲杠；工作平臺(tái)的兩側(cè)分別設(shè)置有粉末加載裝置和廢粉收集裝置，粉末加載裝置上設(shè)置有刮粉板；激光光源的一端與數(shù)控系統(tǒng)電連接，另一端與分光器光電連接；成型腔與氧含量傳感器電信息連接；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原理可靠，使用靈活，操作方便，成型效率高，掃描速度快，定位精度高，成本低。
【專利說明】一種分光單光源雙掃描電鏡選擇性激光熔化成型裝置【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本實(shí)用新型屬于快速成型【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種選擇性激光熔化成型設(shè)備，特別是一種分光單光源雙掃描電鏡選擇性激光熔化成型裝置。
【背景技術(shù)】:
[0002]選擇性激光熔化(SLM)是金屬件直接成型的一種方法，是快速成型技術(shù)的最新發(fā)展，該技術(shù)基于快速成型的最基本思想，即逐層熔覆的“增量”制造方式，根據(jù)三維CAD模型直接成型具有特定幾何形狀的零件，成型過程中技術(shù)粉末完全熔化，產(chǎn)生冶金結(jié)合。采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工手段無法直接制造的形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬零件，是激光快速成型技術(shù)應(yīng)用的主要方向之一，激光快速成型技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):一是能直接制造高質(zhì)量的金屬產(chǎn)品，不用任何后處理工藝或者簡(jiǎn)單的表面處理，通過簡(jiǎn)單的CAD造型和材料選擇即可直接加工出可直接使用的零件，極大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期；二是能得到具有非平衡態(tài)過飽和固溶體及均勻細(xì)小金相組織的實(shí)體，致密度幾乎能達(dá)到100%，零件機(jī)械性能與鍛造工藝所得相當(dāng)；三是使用具有高功率密度的激光器，以光斑很小的激光束加工金屬，使得加工出來的金屬零件具有很高的尺寸精度已經(jīng)好的表面粗糙度；四是由于激光光斑直徑很小，因此能以較低的功率熔化高熔點(diǎn)的金屬，使得用單一成分的金屬粉末老制造零件成為可能，可供選用的金屬粉末種類大大拓寬；五是適合各種復(fù)雜形狀的工件，尤其適合內(nèi)部有復(fù)雜異性結(jié)構(gòu)，如中空、三維網(wǎng)格以及用傳統(tǒng)方法無法制造的復(fù)雜工件。但是現(xiàn)在市場(chǎng)上銷售的SLM設(shè)備由于單陣鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu)、光學(xué)結(jié)構(gòu)的限制，使其成型尺寸難以變大，成型效率低下，應(yīng)用范圍受到極大限制，并且加工成本居高不下。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種大尺寸工作臺(tái)的分光單光源雙掃描電鏡選擇性激光熔化(SLM)成型裝置，包括具有分光鏡系統(tǒng)的雙掃描陣鏡的數(shù)控掃描系統(tǒng)，雙掃描陣鏡與激光擴(kuò)束鏡組驅(qū)動(dòng)組合，雙掃描陣鏡下設(shè)置有長方形的成型工作區(qū)，成型腔中充滿惰性氣體，增加選擇性激光熔化的成型效率，適用于制造大尺寸精密零件，實(shí)現(xiàn)雙掃描陣鏡情況下的三維模型分割。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)包括成型腔、第一掃描陣鏡、第二掃描陣鏡、分光器、第一激光擴(kuò)束鏡、第二激光擴(kuò)束鏡、工作平臺(tái)、光纖、惰性氣體氣簾、加熱系統(tǒng)、絲杠、步進(jìn)電機(jī)、粉末加載裝置、刮粉板、廢粉收集裝置、激光光源、數(shù)控系統(tǒng)、氧含量傳感器和直線電機(jī)；充滿惰性氣體的成型腔上側(cè)面設(shè)置有惰性氣體氣簾阻止氧氣進(jìn)入，成型腔上方設(shè)置有與數(shù)控系統(tǒng)電信息連接的第一掃描陣鏡和第二掃描陣鏡，第一掃描陣鏡、第二掃描陣鏡分別與第一激光擴(kuò)束鏡、第二激光擴(kuò)束鏡對(duì)應(yīng)組合連接；第一掃描陣鏡和第二掃描陣鏡之間連接有分光器將分散的激光導(dǎo)入兩個(gè)陣鏡；第一掃描陣鏡和第二掃描陣鏡的下方設(shè)置有長方形結(jié)構(gòu)的工作平臺(tái)，工作平臺(tái)上設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)上固定設(shè)有加熱系統(tǒng)和絲杠，步進(jìn)電機(jī)通過絲杠驅(qū)動(dòng)工作平臺(tái)工作；工作平臺(tái)的兩側(cè)分別設(shè)置有粉末加載裝置和廢粉收集裝置，粉末加載裝置上設(shè)置有由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的刮粉板，用于粉末的鋪放；激光光源的一端與數(shù)控系統(tǒng)電連接，另一端通過光纖與分光器光電連接；成型腔與氧含量傳感器電信息連接，氧含量傳感器能夠測(cè)量成型腔內(nèi)的氧氣含量。
[0005]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)如下:一是將一束激光分為兩束分別輸入掃描陣鏡，其單一光束功率為光源功率的1/2 ;二是掃描陣鏡的掃描速度達(dá)1.5m/s,掃描定位精度小于I μ m/100mm ;三是加工模型數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，數(shù)控系統(tǒng)能夠直接識(shí)別G代碼，并且將零件模型可由系統(tǒng)自動(dòng)切分，分別提供給不同部分的掃描電鏡，再由各個(gè)掃描陣鏡同時(shí)分別掃描粉層，從而完成熔化工藝；四是成型零件能力強(qiáng)，能夠成型1000X500X500mm的長方形零件，零件成型效率比傳統(tǒng)SLM工藝提高2倍；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原理可靠，使用靈活，操作方便，成型效率高，掃描速度快，定位精度高，成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0006]圖1為本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0007]下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。
[0008]實(shí)施例:
[0009]本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括成型腔1、第一掃描陣鏡2A、第二掃描陣鏡2B、分光器3、第一激光擴(kuò)束鏡4A、第二激光擴(kuò)束鏡4B、工作平臺(tái)5、光纖6、惰性氣體氣簾7、加熱系統(tǒng)8、絲杠9、步進(jìn)電機(jī)10、粉末加載裝置11、刮粉板12、廢粉收集裝置13、激光光源14、數(shù)控系統(tǒng)15、氧含量傳感器16和直線電機(jī)17 ;充滿惰性氣體的成型腔I上側(cè)面設(shè)置有惰性氣體氣簾7阻止氧氣進(jìn)入，成型腔I上方設(shè)置有與數(shù)控系統(tǒng)15電信息連接的第一掃描陣鏡2A和第二掃描陣鏡2B，第一掃描陣鏡2A、第二掃描陣鏡2B分別與第一激光擴(kuò)束鏡4A、第二激光擴(kuò)束鏡4B對(duì)應(yīng)組合連接；第一掃描陣鏡2A和第二掃描陣鏡2B之間連接有分光器3將分散的激光導(dǎo)入兩個(gè)陣鏡；第一掃描陣鏡2A和第二掃描陣鏡2B的下方設(shè)置有長方形結(jié)構(gòu)的工作平臺(tái)5，工作平臺(tái)5上設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)10，步進(jìn)電機(jī)10上固定設(shè)有加熱系統(tǒng)8和絲杠9，步進(jìn)電機(jī)10通過絲杠9驅(qū)動(dòng)工作平臺(tái)5工作；工作平臺(tái)5的兩側(cè)分別設(shè)置有粉末加載裝置11和廢粉收集裝置13，粉末加載裝置11上設(shè)置有由直線電機(jī)17驅(qū)動(dòng)的刮粉板12，用于粉末的鋪放；激光光源14的一端與數(shù)控系統(tǒng)15電連接，另一端通過光纖6與分光器3光電連接；成型腔I與氧含量傳感器16電信息連接，氧含量傳感器16能夠測(cè)量成型腔I內(nèi)的氧氣含量。
[0010]本實(shí)施例涉及的惰性氣體主要包括氮?dú)夂蜌鍤猓簧婕暗姆止馄?將激光光源14發(fā)出的單束激光分為兩束分別傳遞給第一掃描陣鏡2A和第二掃描陣鏡2B,第一掃描陣鏡2A和第二掃描陣鏡2B的掃描范圍有重合；零件模型由裝置自動(dòng)切分，分別提供給不同部分的掃描電鏡，再由各個(gè)掃描陣鏡同時(shí)分別掃描粉層，從而完成熔化工藝；掃描陣鏡的掃描速度為1.5m/s,掃描定位精度小于I μ m/100mm ;本實(shí)施例的加工模型數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單,數(shù)控系統(tǒng)能夠直接識(shí)別G代碼，并將零件模型由系統(tǒng)自動(dòng)切分，分別提供給不同部分的掃描電鏡，再由各個(gè)掃描陣鏡同時(shí)分別掃描粉層，從而完成熔化工藝，能夠成型1000X500X500mm的長方形零件，零件成型效率比傳統(tǒng)選擇性激光熔化(SLM)工藝提高2倍。[0011]本實(shí)施例的工作原理為:數(shù)控系統(tǒng)15將零件三維模型經(jīng)過軟件處理成STL格式的文件，該文件經(jīng)過配套成型，按照相應(yīng)的工藝參數(shù)生產(chǎn)加工成G代碼，啟動(dòng)外部的選擇性激光熔化SLM成型機(jī)，并啟動(dòng)惰性氣體氣簾保護(hù)7，當(dāng)外部的氧含量傳感器16測(cè)定成型腔I內(nèi)的氧含量低于設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)成型程序，刮粉板12在直線電機(jī)17的驅(qū)動(dòng)下將金屬粉末從粉末加載裝置11刮至成型件，并作為成型金屬粉末承載平臺(tái)，多余的粉末進(jìn)入廢粉收集裝置13，工作平臺(tái)5上的零件模型被自動(dòng)分為兩部分，分別輸入第一掃描陣鏡2A和第二掃描陣鏡2B并按照兩個(gè)區(qū)域G代碼生成掃描路徑，兩部分的交匯處由特定算法進(jìn)行重復(fù)掃描，直至所有區(qū)域被掃描完成，工作平臺(tái)5在絲杠9和步進(jìn)電機(jī)10的帶動(dòng)下，下降到固定高度，刮粉板12重復(fù)刮粉動(dòng)作，第一掃描陣鏡2A和第二掃描陣鏡2B重復(fù)掃描動(dòng)作，直至零件加工完成。
【權(quán)利要求】
1.一種分光單光源雙掃描電鏡選擇性激光熔化成型裝置，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括成型腔、第一掃描陣鏡、第二掃描陣鏡、分光器、第一激光擴(kuò)束鏡、第二激光擴(kuò)束鏡、工作平臺(tái)、光纖、惰性氣體氣簾、加熱系統(tǒng)、絲杠、步進(jìn)電機(jī)、粉末加載裝置、刮粉板、廢粉收集裝置、激光光源、數(shù)控系統(tǒng)、氧含量傳感器和直線電機(jī)；充滿惰性氣體的成型腔上側(cè)面設(shè)置有惰性氣體氣簾，成型腔上方設(shè)置有與數(shù)控系統(tǒng)電信息連接的第一掃描陣鏡和第二掃描陣鏡，第一掃描陣鏡、第二掃描陣鏡分別與第一激光擴(kuò)束鏡、第二激光擴(kuò)束鏡對(duì)應(yīng)組合連接；第一掃描陣鏡和第二掃描陣鏡之間連接有分光器；第一掃描陣鏡和第二掃描陣鏡的下方設(shè)置有工作平臺(tái)，工作平臺(tái)上設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)上固定設(shè)有加熱系統(tǒng)和絲杠；工作平臺(tái)的兩側(cè)分別設(shè)置有粉末加載裝置和廢粉收集裝置，粉末加載裝置上設(shè)置有刮粉板；激光光源的一端與數(shù)控系統(tǒng)電連接，另一端通過光纖與分光器光電連接；成型腔與氧含量傳感器電信息連接。
【文檔編號(hào)】B22F3/105GK203791626SQ201420235622
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】張百成 申請(qǐng)人:張百成