一种用于测量激光选区熔化技术激光焦平面的方法技术

本申请涉及增材制造的领域，尤其是涉及一种用于测量激光选区熔化技术激光焦平面的方法，其包括以下步骤：步骤一：放置测试装置；将测试装置放置在激光选区熔化设备的操作平台上，测试装置包括测试板，测试板与水平面呈锐角；步骤二：调整；调整激光选区熔化设备操作平台的高度，使金属粉末铺粉平台的高度位于测试板的中部区域；步骤三：测试；开启激光器，使得激光器的激光射在测试板不同高度位置上运行；步骤四：确定激光焦平面；关闭激光器，取下测试板，观察激光在测试板上不同高度位置的刻痕，根据刻痕的刻蚀深度和亮度确定激光焦平面。本申请具有便于使用者对激光选取熔化设备的焦平面是否偏转进行测量，以保证工件加工质量的效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量激光选区熔化技术激光焦平面的方法


[0001]本申请涉及增材制造的领域，尤其是涉及一种用于测量激光选区熔化技术激光焦平面的方法。

技术介绍

[0002]激光选区熔化技术（3D打印）是增材制造领域的重要组成部分，其主要是基于材料离散
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逐渐累加方式制造实体零件的近净成形技术。该技术选用激光作为能量源，以金属粉末为原料，通过三维模型预分层处理设定激光扫描路径，操作激光按照三维模型中规划好的路径在金属粉末床层上进行逐层扫描，使得扫描过的金属粉末熔化、凝固从而达到冶金结合的效果，最终获得模型所设计的金属零件。特别适用于制造具有复杂内腔结构的难加工钛合金、高温合金等零件。
[0003]为了使通过激光选区熔化技术成型的工件能够获得很好的加工质量，激光束的束斑焦点需要处于合理的位置上，即使得激光焦平面与金属粉末的铺粉平面重合，并且保证在设备长时间使用后激光焦平面始终与金属粉末的铺粉平面一致，两者之间不应发生偏移。而对于使用激光选区熔化设备的人员来说，他们并没有测量激光焦点是否偏移的专业工具和方法，因此无法准确的获知激光选区熔化设备的焦点是否发生偏差，导致工件的加工质量无法保证。

技术实现思路

[0004]为了便于使用者对激光选取熔化设备的焦平面进行测量，以保证工件的加工质量，本申请提供一种用于测量激光选区熔化技术激光焦平面的方法。
[0005]本申请提供的一种用于测量激光选区熔化技术激光焦平面的方法采用如下的技术方案：一种用于测量激光选区熔化技术激光焦平面的方法，包括以下步骤：步骤一：放置测试装置；将测试装置放置在激光选区熔化设备的操作平台上，测试装置包括测试板，所述测试板与水平面呈锐角放置；步骤二：调整；调整激光选区熔化设备操作平台的高度，使预先设置的金属粉末铺粉平台的高度位于测试板的中部区域；步骤三：测试；开启激光器，使得激光器的激光射在测试板不同高度位置上运行；步骤四：确定激光焦平面；关闭激光器，取下测试板，观察激光在测试板上不同高度位置的刻痕，根据刻痕的刻蚀深度和亮度确定激光焦平面。
[0006]通过采用上述技术方案，通过将测试板放置在激光选区熔化设备的操作平台上且
与水平面倾斜设置，使得激光器的激光射在测试板不同位置时，位于测试板上的激光束的直径是不一样的，而使得不同位置处的激光能量密度不同，通过观察激光在测试板上的刻痕深度和亮度即可判断激光能量密度的强弱分布，从而找到刻痕最深、亮度最亮的刻痕，该刻痕所在平面即为激光焦平面。使用者直接通过测试板即可实现对焦平面的测量，便于后续根据焦平面的位置进行相应的设备参数调整，使得激光焦平面的高度和金属粉末的铺粉高度重合，保证工件的加工质量。
[0007]可选的，所述方法还包括：步骤五：判断激光焦平面是否偏移；若激光焦平面和预设的金属粉末的铺粉高度在同一高度，则判断激光焦平面没有偏移；若激光焦平面和预设的金属粉末的铺粉高度不在同一高度，则判断激光焦平面产生偏移。
[0008]通过采用上述技术方案，当测量得出激光焦平面后，直接通过将激光焦平面和金属粉末的铺粉高度对比，即可判断激光焦平面是否产生偏移，便于后续工作人员根据检测的数据进行相对应的调整。
[0009]可选的，所步骤二中金属粉末铺粉平面的高度位于测试板水平高度的中间位置。
[0010]通过采用上述技术方案，测量完毕后，当将测试板取下时，可以快速找到金属粉末铺粉平面的位置，便于工作人员将激光焦平面和金属粉末的铺粉平面进行对比以判断激光焦平面是否偏移。
[0011]可选的，所述步骤三中使得激光器在测试板不同高度位置上运行包括，操作激光器在测试板任一高度平面上运行测试任务；操作激光器移动，使得激光照射在测试板另一高度位置，操作激光器再次运行测试任务；依次循环。
[0012]通过采用上述技术方案，使得激光可以在测试板的不同高度上都可以刻蚀出刻痕，且刻蚀在不同高度处的刻痕时的激光束的直径是不同的，以便于通过刻痕对激光束的直径大小进行判断。
[0013]可选的，所述测试任务为刻蚀直线任务。
[0014]通过采用上述技术方案，使得最终激光刻蚀在测试板上的刻痕为直线状，操作方便，便于观察。
[0015]可选的：刻蚀在金属粉末铺粉平面的直线长度不等于刻蚀在金属粉末铺粉平面两侧的直线长度。
[0016]通过采用上述技术方案，可以直观的看出金属粉末铺粉平台的高度，以便于后续对激光焦平面是否偏转进行判断。
[0017]可选的，所述步骤四根据刻痕的刻蚀深度和亮度确定激光焦平面的方法包括：判断激光在测试板上不同高度位置上刻痕的刻蚀深度和亮度，刻蚀深度最深且最亮的刻痕所在的水平面即为激光焦平面。
[0018]通过采用上述技术方案，由于激光束的直径从激光器向下依次减少，直至到达激光焦平面处到达最小，然后逐渐向下激光束的直径逐渐增大，而激光束的直径与能量密度
呈反比，即激光焦平面处的能量密度最大，刻蚀出的刻痕深度最深且亮度最亮。所以，刻蚀深度最深且最亮的刻痕所在平面即为激光焦平面。
[0019]可选的，所述测试板为氧化铝薄片。
[0020]通过采用上述技术方案，当激光射击在氧化铝薄片上时，氧化铝薄片表面可以随激光的走向而熔化，最终出现与激光走向一致的刻痕。
[0021]可选的，所述测试板与水平面呈45度放置。
[0022]通过采用上述技术方案，当激光器水平移动设定距离时，刻蚀在测试板上的刻痕在竖直位置上也相隔设定距离，使得相邻两条刻痕之间的距离可控，测量更加方便。
[0023]可选的，所述测试装置还包括用于对测试板进行支撑的支撑框，所述支撑框包括水平放置的底板以及垂直固接在所述底板上的支撑板，所述底板和所述支撑板之间形成供测试板放入的放置空间。
[0024]通过采用上述技术方案，支撑框可以对测试板进行支撑，以固定住测试板的放置位置。
[0025]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：本申请通过设置测试板，并将测试板与激光选区熔化设备的操作平台倾斜设置，使得当激光器移动时，激光可以在测试板不同高度位置刻蚀出刻痕，最后利用激光束不同位置能量密度不同的特性，即可找到激光焦平面，实现非常简单快速的就可以找到激光焦平面，便于工作人员根据激光焦平面的位置进行相应的操作，保证工件的加工质量；通过将激光焦平面和金属粉末的铺粉平面进行比较，就可以得出激光焦平面是否出现偏移，便于工作人员根据检测的结果进行后续的工作，以保证工件的加工质量；支撑框的设置可以实现对测试板的放置固定，且便于实现对测试板的放置拆除，安装拆卸都非常方便。
附图说明
[0026]图1是为了体现激光束结构所做的示意图。
[0027]图2是为了体现本申请方法步骤所做的示意图。
[0028]图3是为了体现测试装置结构所做的示意图。
[0029]图4是为了体现激光刻蚀在测试板上时的状态示意图。
[0030]图5是为了体现测试板显示结构所做的示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量激光选区熔化技术激光焦平面的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：放置测试装置(1)；将测试装置(1)放置在激光选区熔化设备的操作平台上，测试装置(1)包括测试板(11)，所述测试板(11)与水平面呈锐角放置；步骤二：调整；调整激光选区熔化设备操作平台的高度，使预先设置的金属粉末铺粉平台的高度位于测试板(11)的中部区域；步骤三：测试；开启激光器，使得激光器的激光射在测试板(11)不同高度位置上运行；步骤四：确定激光焦平面；关闭激光器，取下测试板(11)，观察激光在测试板(11)上不同高度位置的刻痕(2)，根据刻痕(2)的刻蚀深度和亮度确定激光焦平面。2.根据权利要求1所述的一种用于测量激光选区熔化技术激光焦平面的方法，其特征在于：所述方法还包括：步骤五：判断激光焦平面是否偏移；若激光焦平面和预设的金属粉末的铺粉高度在同一高度，则判断激光焦平面没有偏移；若激光焦平面和预设的金属粉末的铺粉高度不在同一高度，则判断激光焦平面产生偏移。3.根据权利要求1所述的一种用于测量激光选区熔化技术激光焦平面的方法，其特征在于：所述步骤二中金属粉末铺粉平台的高度位于测试板(11)水平高度的中间位置。4.根据权利要求1所述的一种用于测量激光选区熔化技术激光焦平面的方法，其特征在于：所述步骤三中使得激光器在测试板(11)不同高度位置上运行包括，操作激光器在测试板(11)任一高度平面上运行测试任务；操作激光器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立强，刘洋，王志会，
申请(专利权)人：北京德普润新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：