【技术实现步骤摘要】
用于金属增材制造的激光熔丝沉积设备及方法
[0001]
：本专利技术涉及一种增材制造技术，特别是涉及一种用于金属增材制造的激光熔丝沉积设备及方法。
[0002]
技术介绍
：增材制造是综合运用计算机技术、材料科学、机械工程等多学科知识发展而来的设计制造一体化技术，它是一种以数字模型文件为基础，通过专用软件与数控系统将成形材料逐层堆积，生产出实体零件的制造工艺。与切削去除、冲压成形等传统加工工艺相比，增材制造具有生产周期短、工艺过程简单、工艺能力强等诸多优点，能够在单台设备上快速制造出任意复杂结构零件。随着相关支撑技术的成熟，增材制造技术在近十余年呈现飞速发展的趋势，不少成果已经在工业领域得到应用。
[0003]金属是各类机械装备的最主要构成材料，金属增材制造是增材制造技术的重点研究领域和重要发展方向。根据材料形态不同，金属增材制造可以分为熔粉增材制造和熔丝增材制造。相比于熔粉增材制造，熔丝增材制造具有高沉积速率、低加工成本和低气孔缺陷倾向的优点。根据热源不同，金属熔丝增材制造可以分为激光熔丝、电弧熔丝和电子束熔丝。电弧熔丝具有较大熔覆效率和...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种用于金属增材制造的激光熔丝沉积设备，包括控制系统、激光发射单元、送丝系统、运动单元和气体保护单元，其特征是：所述激光发射单元包括单模连续光纤激光器、光纤、振镜式双轴摆动激光头、水管和水冷机；所述送丝系统由粗丝输送单元和细丝输送单元两部分组成，且粗丝输送单元和细丝输送单元分别设置于所述振镜式双轴摆动激光头的两侧；所述控制系统与上述各单元连接并控制各单元的工作状态，能够实现两种同质或异质金属粗细丝的协同熔融沉积；所述粗丝输送单元包括远程送丝套件、送丝导管、粗丝丝盘、粗丝微调机构、粗丝导嘴和金属粗丝，其中，所述远程送丝套件对金属粗丝施加拉力将其从粗丝丝盘拉至远程送丝套件，然后进入送丝导管，最终从粗丝导嘴中伸出且与光斑熔池对中；所述细丝输送单元包括近程送丝套件、细丝丝盘、细丝微调机构、细丝导嘴和金属细丝，其中，所述近程送丝套件通过对金属细丝施加的拉力，将其从细丝丝盘上抽拉下来，经近程送丝套件，最终从细丝导嘴中伸出且与光斑熔池对中。2.根据权利要求1所述的用于金属增材制造的激光熔丝沉积设备，其特征是：所述粗丝导嘴通过金属压块和螺钉固定在粗丝微调机构上，通过粗丝微调机构的螺旋微调功能实现金属粗丝与光斑熔池的对中；所述细丝导嘴通过金属压块和螺钉固定在细丝微调机构上，通过细丝微调机构的螺旋微调功能实现金属细丝与光斑熔池的对中。3.根据权利要求1所述的用于金属增材制造的激光熔丝沉积设备，其特征是：所述粗丝输送单元的送丝速度范围为0～100mm/s,允许通过的丝材直径范围为0.6～1.2mm；所述细丝输送单元的最大送丝速度不小于30mm/s，允许通过的丝材直径范围在0.1～0.6mm之间。4.根据权利要求1所述的用于金属增材制造的激光熔丝沉积设备，其特征是：所述单模连续激光器产生的激光通过所述光纤柔性传导到所述振镜式双轴摆动激光头，经调焦后入射到基板上形成光斑熔池，单模连续光纤激光器的最高功率不低于2000W且功率大范围连续可调；所述水冷机通过所述水管将冷却水输送到所述振镜式双轴摆动激光头中，对激光头进行冷却。5.根据权利要求1所述的用于金属增材制造的激光熔丝沉积设备，其特征是：所述运动单元包括基板和XYZR四轴移动平台，其控制精度要高于细丝沉积时光斑尺寸的1/10，所述基板通过胶结或机械连接固定在所述移动平台上，沉积过程中，运动单元按照预设程序精密运动，保证丝材始终以45度旁轴前送丝方式进入光斑熔池。6.根据权利要求1所述的用于金属增材制造的激光熔丝沉积设备，其特征是：所述气体保护单元包括气体保护导嘴、导气管、高精度流量计减压器和气体发生器，其中所述气体保护导嘴与所述振镜式双轴摆动激光头同轴布置，采用螺钉联接，方向与激光束同向；所述气体发生器产生的保护气体经导气管传输到高精度流量计减压器，再经导气管输送至气体保护导嘴，并在光斑熔池附近区域形成保护气氛，从而保证熔融沉积过程中丝材不被氧化。7.一种利用权利要求1
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技术研发人员：马利杰，刘增荣，王琳鑫，冯启高，逄明华，王占奎，李晨睿，甘梓辰，冯翠娅，
申请(专利权)人：河南科技学院，
类型：发明
国别省市：
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