一种激光增材制造构件的方法及激光增材制造系统技术方案

本发明专利技术公开一种激光增材制造构件的方法及激光增材制造系统，涉及增材制造技术领域，以解决预混合粉末同轴送粉激光沉积增材制造时，由于比重不同和长时间、长距离输送，到达熔池前出现气载输送偏析、重轻分离的现象，从而导致激光沉积成形的复合材料构件内组分分布不均匀的问题。该方法应用激光增材制造设备。该方法包括送粉器根据构件的增材制造策略控制至少两个送粉罐所输出的不同材料粉末流汇聚在基材面的同一位置，使得至少两个送粉罐所输出的不同材料粉末流在基材面形成混合物；激光器根据构件的增材制造策略控制激光加工头对混合物进行熔融烧结，获得构件。本发明专利技术提供的激光增材制造构件的方法及激光增材制造系统用于增材制造。

A method of laser additive manufacturing components and laser additive manufacturing system

【技术实现步骤摘要】
一种激光增材制造构件的方法及激光增材制造系统
本专利技术涉及增材制造
，具体涉及一种激光增材制造构件的方法及激光增材制造系统。
技术介绍
激光增材制造技术是一种集成计算机、数控、激光和新材料等最新技术而发展起来的自动化的成形技术。它可以将复杂的三维结构离散成一系列层片进行加工，大大降低了加工难度。目前，可以采用同轴送粉激光沉积技术将复合材料所需的各种组分加工成复合材料构件，但是，现有同轴送粉激光沉积技术增材制造复合材料构件时，存在所制构件内组分分布不均匀问题，导致复合材料构件性能受到严重影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种激光增材制造构件的方法及激光增材制造系统，用于解决同轴送粉激光沉积技术制造复合材料构件时，制造的复合材料构件内组分分布不均匀的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供一种激光增材制造构件的方法，应用激光增材制造设备；所述激光增材制造设备包括送粉器和具有激光加工头的激光器，所述送粉器包括至少两个送粉罐；至少两个所述送粉罐内所容纳的材料不同；所述方法包括：所述送粉器根据构件的增材制造策略控制所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一位置，使得所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流在基材面形成混合物；所述激光器根据构件的增材制造策略控制所述激光加工头对所述混合物进行熔融烧结，获得构件。与现有技术相比，本专利技术提供的激光增材制造构件的方法中，送粉器包括至少两个送粉罐，而送粉器根据构件的增材制造策略控制所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一位置。各个送粉罐输出的材料送粉流在汇聚过程可以依靠自身所具有的冲击力，使得各个送粉罐输出的材料送粉流形成混合比较均匀的混合物，从而避免现有技术增材制造的复合材料构件内组分分布不均匀的问题。而由于至少两个所述送粉罐内所容纳的材料不同，因此，采用同轴送粉激光沉积技术制造复合材料构件时，复合材料构件内组分分布比较均匀，从而提高复合材料构件性能。可选的，所述送粉器根据构件的增材制造策略控制所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一位置包括：所述送粉器根据构件的增材制造策略控制所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一点。可选的，所述激光器根据构件的增材制造策略控制所述激光加工头对所述混合物进行熔融烧结包括：所述激光器根据构件的增材制造策略控制所述激光加工头所发射的激光束与所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面上同一位置。可选的，所述构件的增材制造策略包括扫描参数信息、扫描路径信息、切片层信息、载粉气速信息、送粉角度信息和送粉率信息；所述送粉器根据构件的增材制造策略控制所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一位置包括：所述送粉器根据所述载粉气速信息、所述送粉角度信息、所述切片层信息和所述送粉率信息控制所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一位置；所述激光器根据构件的增材制造策略控制所述激光加工头对所述混合物进行熔融烧结，获得构件包括：所述激光器根据所述扫描参数信息和所述扫描路径信息控制所述激光加工头对所述混合物进行熔融烧结，获得构件。优选的，所述切片层信息包括切片层厚度阈值，所述切片层厚度阈值为0.4mm~0.8mm；和/或，所述载粉气速信息包括：各个所述送粉罐的载粉气速阈值，所述载粉气速阈值为2.8m/s~3.2m/s；和/或，所述混合物进行熔融烧结时形成熔覆烧结面，所述送粉角度信息包括：每个所述送粉罐的粉嘴射流角度和每个所述送粉罐的粉嘴射流高度；每个所述送粉罐的粉嘴射流角度是指每个所述送粉罐的粉嘴射流方向与所述激光加工头所发射的激光束形成的夹角，每个所述送粉罐的粉嘴射流角度为40°~50°；每个所述送粉罐的粉嘴射流高度是指每个所述送粉罐的粉嘴与所述熔覆烧结面的最小距离，每个所述送粉罐的粉嘴射流高度为13mm~17mm。可选的，所述至少两个送粉罐包括至少一个第一类送粉罐和至少一个第二类送粉罐；各个所述第一类送粉罐内容纳有不同的基体材料，各个所述第二类送粉罐容纳有不同的增强材料。优选的，所述第二类送粉罐中添加活性保护剂，所述活性保护剂的重量占所述增强材料和所述活性保护剂总重量的0.1wt%~2wt%；和/或，所述基体材料为镍基体材料、铝基体材料、钛基体材料中的一种或多种；其中，所述基体材料为钛基体材料时，所述增强材料为硼化钛、碳化钛、碳化硅、氧化铝、氮化铝、碳化硼、氮化硼中的一种或多种。可选的，激光器根据构件的增材制造策略控制所述激光加工头对所述混合物进行熔融烧结，获得构件后，所述方法还包括：从所述基材面上分离出所述构件；对所述构件进行后处理；对所述构件进行后处理包括：对所述构件进行阶梯式去应力退火处理。本专利技术还提供一种激光增材制造系统，包括：控制终端，用于根据构件的参数信息生成构件的增材制造策略和构件的三维模型；向激光器和送粉器发送所述构件的增材制造策略；与所述控制终端通信的所述送粉器，用于根据构件的增材制造策略控制至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一位置，使得所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流在基材面形成混合物；所述送粉器包括至少两个送粉罐；至少两个所述送粉罐内所容纳的材料不同；与所述控制终端通信的所述激光器，用于根据构件的增材制造策略控制激光加工头对所述混合物进行熔融烧结。与现有技术相比，本专利技术提供的激光增材制造系统的有益效果与上述技术方案所述激光增材制造构件的方法的有益效果相同，在此不做赘述。优选的，所述构件的增材制造策略包括扫描参数信息、扫描路径信息、切片层信息、载粉气速信息、送粉角度信息和送粉率信息；所述切片层信息包括切片层厚度阈值，所述切片层厚度阈值为0.4mm~0.8mm；和/或，所述载粉气速信息包括：各个所述送粉罐的载粉气速阈值，所述载粉气速阈值为2.8m/s~3.2m/s；和/或，所述混合物进行熔融烧结时形成熔覆烧结面，所述送粉角度信息包括：每个所述送粉罐的粉嘴射流角度和每个所述送粉罐的粉嘴射流高度；每个所述送粉罐的粉嘴射流角度是指每个所述送粉罐的粉嘴射流方向与所述激光加工头所发射的激光束形成的夹角，每个所述送粉罐的粉嘴射流角度为40°~50°；每个所述送粉罐的粉嘴射流高度是指每个所述送粉罐的粉嘴与所述熔覆烧结面的最小距离，每个所述送粉罐的粉嘴射流高度为13mm~17mm；所述送粉器具体用于根据所述载粉气速信息、所述送粉角度信息和所述送粉率信息控制所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一位置；所述激光器具体用于根据所述扫描参数信息、所述扫描路径信和所述切片层信息控制所述激光加工头对所述混合物进行熔融烧结，获得构件。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光增材制造构件的方法，应用激光增材制造设备；所述激光增材制造设备包括送粉器和具有激光加工头的激光器，所述送粉器包括至少两个送粉罐；其特征在于，至少两个所述送粉罐内所容纳的材料不同；所述方法包括：/n所述送粉器根据构件的增材制造策略控制所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一位置，使得所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流在基材面形成混合物；/n所述激光器根据构件的增材制造策略控制所述激光加工头对所述混合物进行熔融烧结，获得构件。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光增材制造构件的方法，应用激光增材制造设备；所述激光增材制造设备包括送粉器和具有激光加工头的激光器，所述送粉器包括至少两个送粉罐；其特征在于，至少两个所述送粉罐内所容纳的材料不同；所述方法包括：
所述送粉器根据构件的增材制造策略控制所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一位置，使得所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流在基材面形成混合物；
所述激光器根据构件的增材制造策略控制所述激光加工头对所述混合物进行熔融烧结，获得构件。


2.根据权利要求1所述的激光增材制造构件的方法，其特征在于，所述送粉器根据构件的增材制造策略控制所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一位置包括：
所述送粉器根据构件的增材制造策略控制所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一点。


3.根据权利要求1或2所述的激光增材制造构件的方法，其特征在于，所述激光器根据构件的增材制造策略控制所述激光加工头对所述混合物进行熔融烧结包括：
所述激光器根据构件的增材制造策略控制所述激光加工头所发射的激光束与所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面上同一位置。


4.根据权利要求1~3任一项所述的激光增材制造构件的方法，其特征在于，所述构件的增材制造策略包括扫描参数信息、扫描路径信息、切片层信息、载粉气速信息、送粉角度信息和送粉率信息；
所述送粉器根据构件的增材制造策略控制所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一位置包括：
所述送粉器根据所述载粉气速信息、所述送粉角度信息、所述切片层信息和所述送粉率信息控制所述至少两个送粉罐所输出的材料送粉流汇聚在基材面的同一位置；
所述激光器根据构件的增材制造策略控制所述激光加工头对所述混合物进行熔融烧结，获得构件包括：
所述激光器根据所述扫描参数信息和所述扫描路径信息控制所述激光加工头对所述混合物进行熔融烧结，获得构件。


5.根据权利要求4所述的激光增材制造构件的方法，其特征在于，所述切片层信息包括切片层厚度阈值，所述切片层厚度阈值为0.4mm~0.8mm；和/或，
所述载粉气速信息包括：各个所述送粉罐的载粉气速阈值，所述载粉气速阈值为2.8m/s~3.2m/s；和/或，
所述混合物进行熔融烧结时形成熔覆烧结面，所述送粉角度信息包括：每个所述送粉罐的粉嘴射流角度和每个所述送粉罐的粉嘴射流高度；
每个所述送粉罐的粉嘴射流角度是指每个所述送粉罐的粉嘴射流方向与所述激光加工头所发射的激光束形成的夹角，每个所述送粉罐的粉嘴射流角度为40°~50°；每个所述送粉罐的粉嘴射流高度是指每个所述送粉罐的粉嘴与所述熔覆烧结面的最小距离，每个所述送粉罐的粉嘴射流高度为13mm~17mm。


6.根据权利要求1~3任一项所述的激光增材制造构件的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明海，李澄，李广生，刘斌，
申请(专利权)人：鑫精合激光科技发展北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11