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】本實用新型屬于快速成型【技術領域】，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；成型腔上側面設置有惰性氣體氣簾，成型腔上方設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束鏡、第二激光擴束鏡對應連接；第一掃描陣鏡和第二掃描陣鏡的下方設置有工作平臺，工作平臺上設置有步進電機，步進電機上固定設有加熱系統和絲杠；工作平臺的兩側分別設置有粉末加載裝置和廢粉收集裝置，粉末加載裝置上設置有刮粉板；激光光源的一端與數控系統電連接，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；其結構簡單，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【技術領域】:
[0001]本實用新型屬于快速成型【技術領域】，涉及一種選擇性激光熔化成型設備，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】:
[0002]選擇性激光熔化(SLM)是金屬件直接成型的一種方法，是快速成型技術的最新發展，該技術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，成型過程中技術粉末完全熔化，產生冶金結合。采用傳統的機械加工手段無法直接制造的形狀結構復雜的金屬零件，是激光快速成型技術應用的主要方向之一，激光快速成型技術具有以下優點:一是能直接制造高質量的金屬產品，不用任何后處理工藝或者簡單的表面處理，通過簡單的CAD造型和材料選擇即可直接加工出可直接使用的零件，極大縮短產品開發周期；二是能得到具有非平衡態過飽和固溶體及均勻細小金相組織的實體，致密度幾乎能達到100%，零件機械性能與鍛造工藝所得相當；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；五是適合各種復雜形狀的工件，尤其適合內部有復雜異性結構，如中空、三維網格以及用傳統方法無法制造的復雜工件。但是現在市場上銷售的SLM設備由于單陣鏡的機械結構、光學結構的限制，使其成型尺寸難以變大，成型效率低下，應用范圍受到極大限制，并且加工成本居高不下。
【發明內容】
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[0003]本實用新型的發明目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種大尺寸工作臺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的雙掃描陣鏡的數控掃描系統，雙掃描陣鏡與激光擴束鏡組驅動組合，雙掃描陣鏡下設置有長方形的成型工作區，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，實現雙掃描陣鏡情況下的三維模型分割。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型的主體結構包括成型腔、第一掃描陣鏡、第二掃描陣鏡、分光器、第一激光擴束鏡、第二激光擴束鏡、工作平臺、光纖、惰性氣體氣簾、加熱系統、絲杠、步進電機、粉末加載裝置、刮粉板、廢粉收集裝置、激光光源、數控系統、氧含量傳感器和直線電機；充滿惰性氣體的成型腔上側面設置有惰性氣體氣簾阻止氧氣進入，成型腔上方設置有與數控系統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束鏡、第二激光擴束鏡對應組合連接；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入兩個陣鏡；第一掃描陣鏡和第二掃描陣鏡的下方設置有長方形結構的工作平臺，工作平臺上設置有步進電機，步進電機上固定設有加熱系統和絲杠，步進電機通過絲杠驅動工作平臺工作；工作平臺的兩側分別設置有粉末加載裝置和廢粉收集裝置，粉末加載裝置上設置有由直線電機驅動的刮粉板，用于粉末的鋪放；激光光源的一端與數控系統電連接，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量成型腔內的氧氣含量。
[0005]本實用新型與現有技術相比，其優點如下: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1.5m/s,掃描定位精度小于I μ m/100mm ;三是加工模型數據處理簡單，數控系統能夠直接識別G代碼，并且將零件模型可由系統自動切分，分別提供給不同部分的掃描電鏡，再由各個掃描陣鏡同時分別掃描粉層，從而完成熔化工藝；四是成型零件能力強，能夠成型1000X500X500mm的長方形零件，零件成型效率比傳統SLM工藝提高2倍；其結構簡單，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為本實用新型的主體結構原理示意圖。
【具體實施方式】:
[0007]下面通過具體實施例并結合附圖對本實用新型做進一步的說明。
[0008]實施例:
[0009]本實施例的主體結構包括成型腔1、第一掃描陣鏡2A、第二掃描陣鏡2B、分光器3、第一激光擴束鏡4A、第二激光擴束鏡4B、工作平臺5、光纖6、惰性氣體氣簾7、加熱系統8、絲杠9、步進電機10、粉末加載裝置11、刮粉板12、廢粉收集裝置13、激光光源14、數控系統15、氧含量傳感器16和直線電機17 ;充滿惰性氣體的成型腔I上側面設置有惰性氣體氣簾7阻止氧氣進入，成型腔I上方設置有與數控系統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分別與第一激光擴束鏡4A、第二激光擴束鏡4B對應組合連接；第一掃描陣鏡2A和第二掃描陣鏡2B之間連接有分光器3將分散的激光導入兩個陣鏡；第一掃描陣鏡2A和第二掃描陣鏡2B的下方設置有長方形結構的工作平臺5，工作平臺5上設置有步進電機10，步進電機10上固定設有加熱系統8和絲杠9，步進電機10通過絲杠9驅動工作平臺5工作；工作平臺5的兩側分別設置有粉末加載裝置11和廢粉收集裝置13，粉末加載裝置11上設置有由直線電機17驅動的刮粉板12，用于粉末的鋪放；激光光源14的一端與數控系統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能夠測量成型腔I內的氧氣含量。
[0010]本實施例涉及的惰性氣體主要包括氮氣和氬氣；涉及的分光器3將激光光源14發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切分，分別提供給不同部分的掃描電鏡，再由各個掃描陣鏡同時分別掃描粉層，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 ;本實施例的加工模型數據處理簡單,數控系統能夠直接識別G代碼，并將零件模型由系統自動切分，分別提供給不同部分的掃描電鏡，再由各個掃描陣鏡同時分別掃描粉層，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選擇性激光熔化(SLM)工藝提高2倍。[0011]本實施例的工作原理為:數控系統15將零件三維模型經過軟件處理成STL格式的文件，該文件經過配套成型，按照相應的工藝參數生產加工成G代碼，啟動外部的選擇性激光熔化SLM成型機，并啟動惰性氣體氣簾保護7，當外部的氧含量傳感器16測定成型腔I內的氧含量低于設定值時，啟動成型程序，刮粉板12在直線電機17的驅動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，多余的粉末進入廢粉收集裝置13，工作平臺5上的零件模型被自動分為兩部分，分別輸入第一掃描陣鏡2A和第二掃描陣鏡2B并按照兩個區域G代碼生成掃描路徑，兩部分的交匯處由特定算法進行重復掃描，直至所有區域被掃描完成，工作平臺5在絲杠9和步進電機10的帶動下，下降到固定高度，刮粉板12重復刮粉動作，第一掃描陣鏡2A和第二掃描陣鏡2B重復掃描動作，直至零件加工完成。
【權利要求】
1.一種分光單光源雙掃描電鏡選擇性激光熔化成型裝置，其特征在于主體結構包括成型腔、第一掃描陣鏡、第二掃描陣鏡、分光器、第一激光擴束鏡、第二激光擴束鏡、工作平臺、光纖、惰性氣體氣簾、加熱系統、絲杠、步進電機、粉末加載裝置、刮粉板、廢粉收集裝置、激光光源、數控系統、氧含量傳感器和直線電機；充滿惰性氣體的成型腔上側面設置有惰性氣體氣簾，成型腔上方設置有與數控系統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束鏡、第二激光擴束鏡對應組合連接；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置有工作平臺，工作平臺上設置有步進電機，步進電機上固定設有加熱系統和絲杠；工作平臺的兩側分別設置有粉末加載裝置和廢粉收集裝置，粉末加載裝置上設置有刮粉板；激光光源的一端與數控系統電連接，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】B22F3/105GK203791626SQ201420235622
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2014年5月9日
【發明者】張百成 申請人:張百成