一种高反射材料蓝绿激光微熔化成型方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高反射材料蓝绿激光微熔化成型方法与装置；该装置包括蓝绿光固体激光器、激光扩束准直器、扫描振镜、f‑θ聚焦透镜等。通过对光路设计对加工激光波长、光束质量、发散角等性能进行优化，最终获得10‑15μm聚焦光斑；辅以扫描振镜、成型缸信号插补控制和超声震动铺粉装置实现粒径范围5‑10μm微细粉末5‑15μm的铺粉层厚，最终实现尺寸精度5μm、特征尺寸小于10微米，表面粗糙度Ra小于2μm，致密度大于99％的蓝/绿光激光选区微熔化；此外450‑560nm波长激光的应用提高了镁/铝/铜合金等高反射金属粉末在激光选区熔化技术中的吸收率，提高了高反射率金属材料的加工质量与加工效率。

A blue green laser micro melting method and device for high reflective materials

【技术实现步骤摘要】
一种高反射材料蓝绿激光微熔化成型方法与装置
本专利技术涉及微型结构金属增材制造设备及成型工艺，尤其涉及一种高反射材料蓝绿激光微熔化成型方法与装置。
技术介绍
激光选区熔化(SelectiveLaserMelting，SLM)技术是一种能直接成型组织致密、机械性能良好的金属增材制造技术，可直接成型冶金结合、形状复杂的高精度金属零件。目前大多数金属激光选区熔化增材制造方法与设备所能达到的加工精度包括聚焦光斑在50-200微米之间、加工层厚20-100微米、粉末粒径15-45微米，成型精度包括尺寸精度最小50微米、表面粗糙度Ra15微米、最小加工件壁厚150微米。针对工业、航天与医疗等行业对零配件性能、精度等方面日益增长的需求，现有金属激光选区熔化方法及设备已无法满足。激光选区熔化成型过程实质是激光焊接过程的持续作用，熔池大小直接影响激光加工过程的成型尺寸精度，因此微细聚焦光斑是实现金属激光选区熔化微成型的基础。而单熔道成型效果往往无法代表成型件整体性能，在实现聚焦光斑与熔池尺寸的改进之外，粉末黏附等缺陷对成型精度的消极影响同样对激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高反射材料蓝绿激光微熔化成型装置，包括位于成型室(3)、设置在成型室(3)内的铺粉臂、设置在成型室(3)上方的光学系统、用于发生激光光束的激光器，以及控制系统；其特征在于：所述铺粉臂为超声震动铺粉臂(13)；所述激光器为蓝绿光固体激光器(14)，其包括依次光路连接的全反射镜(15)、调Q开关(16)、泵浦模块(17)、小孔光阑(18)和半透反射镜(19)；所述光学系统包括依次光路连接的激光扩束准直器(4)、扫描振镜(5)、f-θ聚焦透镜(6)；所述半透反射镜(19)出射的蓝绿光激光束(1)通过光纤(2)依次进入激光扩束准直器(4)、扫描振镜(5)、f-θ聚焦透镜(6)；透过f-θ聚焦透...

【技术特征摘要】
1.一种高反射材料蓝绿激光微熔化成型装置，包括位于成型室(3)、设置在成型室(3)内的铺粉臂、设置在成型室(3)上方的光学系统、用于发生激光光束的激光器，以及控制系统；其特征在于：所述铺粉臂为超声震动铺粉臂(13)；所述激光器为蓝绿光固体激光器(14)，其包括依次光路连接的全反射镜(15)、调Q开关(16)、泵浦模块(17)、小孔光阑(18)和半透反射镜(19)；所述光学系统包括依次光路连接的激光扩束准直器(4)、扫描振镜(5)、f-θ聚焦透镜(6)；所述半透反射镜(19)出射的蓝绿光激光束(1)通过光纤(2)依次进入激光扩束准直器(4)、扫描振镜(5)、f-θ聚焦透镜(6)；透过f-θ聚焦透镜(6)的蓝绿光激光束(1)，在成型室(3)内的成型缸(11)粉床上聚焦为直径5-15μm微细光斑。


2.根据权利要求1所述高反射材料蓝绿激光微熔化成型装置，其特征在于：所述泵浦模块(17)为二极管泵浦模块，产生的波长范围为450-560nm，基模TEM00，光束质量M2<1.2。


3.根据权利要求2所述高反射材料蓝绿激光微熔化成型装置，其特征在于：所述激光扩束准直器(4)包括微焦聚焦透镜(20)、长焦聚焦透镜(21)；所述微焦聚焦透镜(20)用于来减小束腰半径，长焦聚焦透镜(21)用于增大焦距，微焦聚焦透镜(20)后焦点与长焦聚焦透镜(21)前焦点重合，它们的扩束倍率不小于10倍。


4.根据权利要求3所述高反射材料蓝绿激光微熔化成型装置，其特征在于：所述蓝绿光固体激光器(14)与PC机(8)电讯连接；扫描振镜(5)、超声震动铺粉装置(13)、粉料缸(12)、成型缸(11)分别与驱动控制器(7)电讯相连；驱动控制器(7)与PC机(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迪，窦文豪，杨永强，陈杰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44