一种激光变斑熔覆成型工艺及用于该工艺的同轴喷头制造技术

一种激光变斑熔覆成型工艺：用轮廓法规划成型零件每一层片的扫描路径；用小光斑和小口径管送粉进行层片轮廓的熔覆、大光斑和大口径管送粉进行层片内区域的熔覆，单粉束和光束同轴并垂直于成型表面；小光斑直径０．５ｍｍ～２ｍｍ，大光斑直径２ｍｍ～１０ｍｍ，且粉斑直径略大于光斑直径。该工艺用的同轴喷头，含筒体、带径向开口的平面反射镜、带中心通孔的聚焦反射镜、送粉管等。本发明专利技术可在聚焦光束中形成锥形无光区，送粉管从聚焦反射镜的通孔插入此无光区实现光束和粉束完全同轴并垂直于成型表面。送粉管具有大小不同的口径。本发明专利技术可实现变斑熔覆，粉束与光束可实现光斑焦点及任意离焦位置耦合而不需调节多路粉管的汇聚。单道圆形粉斑可沿任意方向扫描而无方向性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光加工领域，具体涉及激光变斑熔覆工艺及其专用同轴喷头。
技术介绍
激光熔覆主要用于涂层熔覆、零件精密三维快速制造等。在熔覆过程中，激光束照射并聚焦在成形加工表面，送料器将金属粉末或金属丝材送入成形加工表面上的激光聚焦光斑中。激光熔覆快速制造工作过程是根据建立的三维实体CAD模型，对模型沿某一方向按一定厚度进行分层处理，得到一系列层片数据。对层片数据进行扫描路径规划后，生成执行系统的运动轨迹。数控工作台和同轴喷头按此轨迹运动，进行熔覆堆积加工。加工好一层后，再在已成型部分上面熔覆新的层片。如此循环，直至零件全部加工完成。在这种动态加工过程中，将粉末或丝材始终准确送入成形加工面上的激光光斑中是保证熔覆成型质量的关键，而适时改变光斑尺寸和送料量大小是提高熔覆效率的重要手段。现有的激光熔覆成型工艺大都采用等光斑，即在熔覆过程中一般不改变光斑大小。每一层片堆积的厚度和熔覆光斑越小，即扫描熔覆的熔道越薄越窄，则堆积出的三维实体精度越高，其表面的“台阶效应”越小，但加工效率非常低。对于通常零件，层面中部填充区域面积远远大于边缘轮廓线所占面积，故层面中部填充所花费的时间对总成型时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光变斑熔覆成型工艺，其主要工艺过程为：ａ、将三维成型零件进行实体分层，用轮廓法规划每一层片的扫描路径；ｂ、采用小口径管单道送粉，将成型表面调节至激光光束焦点附近，在成型面上形成小光斑，粉束和光束同轴并垂直于成型表面，进 行层片轮廓的熔覆；ｃ、采用大口径管单道送粉，通过离焦法，在成型面上形成大光斑，粉束和光束同轴并垂直于成型表面，进行层片内部区域的填充熔覆；ｄ、完成一层材料的扫描熔覆后，移动成型零件与光粉喷头的相对位置，在零件已成型部分上面按 步骤ｂ、ｃ再熔覆一层新的层片，如此循环，直至零件全部加工完成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石世宏，傅戈雁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]