專利名稱：一種激光快速成型金屬零件的新方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種激光快速成型金屬零件方法，屬于激光加工生產(chǎn)技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
利用傳統(tǒng)方法制造金屬零件生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)成本高、設計靈活性小，通常只適于大批量生產(chǎn)，而且需制作昂貴的工、模具。但是，實際生產(chǎn)中所需的零件可能是單件或小批量，這就向人們提出了一個有趣的課題，即如何按照要求快速生產(chǎn)出合格的零件，以縮短生產(chǎn)周期和降低成本。隨著激光技術(shù)、計算機技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)以及機械工程技術(shù)的發(fā)展，特別是激光快速原型技術(shù)的發(fā)展，快捷地生產(chǎn)出合格的零部件已成為可能。快速原型技術(shù)RP 是80年代后期興起的一項高新技術(shù)，它通過材料添加方式快速將CAD模型直接轉(zhuǎn)換成實體模型，而不需要傳統(tǒng)的模具、工具或其它的人工干涉，它集成了機械工程、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)及材料科學等領域的最新成果，可以自動而迅速的將設計思想轉(zhuǎn)化為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型或直接制造零件，從而對產(chǎn)品進行快速評價、修改，以響應市場需求，提高企業(yè)的競爭能力。利用快速原型技術(shù)雖然可以方便地制成用于制造金屬零件的原型，但它們不能完全模擬出工程師的設計，工程師需要的是一種與最終產(chǎn)品一樣的零件。為了制得所需的金屬零件，需先由非金屬原型做出鑄模，再由鑄模進行生產(chǎn)。如何避免上述兩步操作，直接制作出金屬零件，這是目前利用激光進行快速制造的熱點。我們將就目前快速成型金屬零件的兩種方法進行簡要評述，并指出其發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種激光快速金屬零件的方法，填補國內(nèi)空白。成型技術(shù)激光涂覆制造技術(shù)也稱近形技術(shù)，是激光熔覆技術(shù)和快速原型技術(shù)的基礎上發(fā)展起來的一種新技術(shù)。首先，由CAD產(chǎn)生零件模型，并用分層切片軟件對其進行處理，獲得各截面形狀的信息參數(shù)，作為工作臺進行移動的軌跡參數(shù)。工作臺在計算機的控制下，根據(jù)幾何形體各層截面的坐標數(shù)據(jù)進行移動的同時，用激光涂覆的方法將材料進行逐層堆積，最終形成具有一定外形的三維實體零件，制造原理示意圖如

圖1所示，系統(tǒng)主要由高功率激光器、送粉系統(tǒng)、高精度數(shù)控工作臺和熔池溫度控制和反饋系統(tǒng)組成。使用聚焦激光輻照時，形成的熔池很小，可制出外形精密的零件。因燒結(jié)點的大小和激光束的有效直徑差不多，故零部件的壁厚可以精確調(diào)節(jié)，這樣就減少了后處理工序。激光近形方法提高了設計的靈活性，通過改變CAD模型文件可使設計工程師方便、經(jīng)濟地對零件進行修改補充，還可以靈活改變零件不同部位的成分，使零件具有優(yōu)異的綜合性能。生產(chǎn)周期大大縮短，效率高。 可以成型的材料種類廣泛，只要被加工材料對所用激光器的激光波長有低的反射率，這種材料就可用L ENS法來處理。激光涂覆制造技術(shù)易實現(xiàn)選區(qū)熔覆，可以用來修復大的金屬零件。不需要制作昂貴的工模具，生產(chǎn)成本低。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種激光快速成型金屬零件的新方法，采用了最高功率為3kw的C02激光器和一套計算機數(shù)控的三維加工系統(tǒng)。使用這套設備生產(chǎn)出具有垂直和傾斜薄壁的金屬部件。發(fā)現(xiàn)不論使用什么材料，對涂覆部分的結(jié)構(gòu)檢查均可發(fā)現(xiàn)其組織細小，其中有部分樹枝晶結(jié)構(gòu)。對材料的測試表明，涂覆零部件的密度近百分之百，抗拉強度和斷裂強度與常規(guī)的金屬板材類似，激光涂覆制造技術(shù)易實現(xiàn)選區(qū)熔覆，可以用來修復大的金屬零件。不需要制作昂貴的工模具，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明填補國內(nèi)空白。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光快速成型金屬零件的新方法，金屬零件為鎳合金 Inconel 625，不銹鋼316，H13工具鋼等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光快速成型金屬零件方法，使用這套設備生產(chǎn)出具有垂直和傾斜薄壁的金屬部件。
全文摘要
本發(fā)明是一種激光快速成型金屬零件的新方法，采用了最高功率為3kW的CO2激光器和一套計算機數(shù)控的三維加工系統(tǒng)。使用這套設備生產(chǎn)出具有垂直和傾斜薄壁的金屬部件。對材料的測試表明，涂覆零部件的密度近百分之百，抗拉強度和斷裂強度與常規(guī)的金屬板材類似，激光涂覆制造技術(shù)易實現(xiàn)選區(qū)熔覆，可以用來修復大的金屬零件。不需要制作昂貴的工模具，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明填補國內(nèi)空白。
文檔編號B22F3/105GK102233426SQ201010166959
公開日2011年11月9日 申請日期2010年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者黃慶舉 申請人:茂名學院