[发明专利]一种双光束增材制造方法及设备

说明书

一种双光束增材制造方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤一，让两束激光同时作用在加工平面上进行作业，其中，第一束激光在加工平面形成较小光斑，第一束激光的较小光斑将加工平面处的粉末烧结熔化；第二束激光在加工平面上形成较大光斑，第二束激光只对加工平面处的粉末加热，第二束激光的较大光斑的温度低于粉末烧结熔化温度，不使粉末烧结熔化；本发明采用一束光对粉末进行加工，另一束光对粉末进行加热，可减小温度梯度，进而降低零件内部的应力，有助于提高零件的加工质量。

技术领域

本发明涉及一种双光束增材制造方法，属于增材制造技术领域，适用于铺粉式增材制造。

背景技术

增材制造技术是一种将材料依据所需加工产品的三维数字模型进行添加、融合制备的工艺技术。与传统加工方式的主要区别在于，是通过将材料层层叠加的方式实现加工。其中，铺粉式3D打印技术是目前较为成熟的、主要的3D打印成形技术之一。当加工时，在加工平面上均匀地铺一层材料粉末，粉末厚度往往根据加工工艺决定。其后，控制系统控制激光器输出激光，经由振镜在粉层上扫描加工图形。扫描后的部分即熔化，后又重新与粉层下方的零件一起凝固为实体，而其余部分仍为粉末状态。通过以一层层粉末层不断的熔化、凝固，逐渐叠加，最终成形为所需产品。

传统增材制造方法，通常采用单个光束加工，或者采用多个光束分别加工，由于激光光束形成的熔池处温度极高，熔池与周围常温的粉末之间形成了非常高的温度梯度，导致被加工零件内部的应力极大，极易导致零件的变形。

本发明提供一种双光束增材制造方法，其中一束光对粉末进行加工，另一束光对粉末进行加热，可减小温度梯度，进而降低零件内部的应力，有助于提高零件的加工质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种双光束增材制造方法及设备，在增材制造时预先对粉末进行加热，以减小温度梯度，进而降低零件内部的应力。

一种双光束增材制造方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤一，让两束激光同时作用在加工平面上进行作业，其中，第一束激光在加工平面形成较小光斑，第一束激光的较小光斑将加工平面处的粉末烧结熔化；第二束激光在加工平面上形成较大光斑，第二束激光只对加工平面处的粉末加热，第二束激光的较大光斑的温度低于粉末烧结熔化温度，不使粉末烧结熔化；

步骤二，工作时，第一束激光和第二束激光同时工作，其中，第二束激光形成的较大光斑覆盖在第一束激光形成的较小光斑上，使第一束激光的较小光斑在第二束激光的较大光斑的内部；

步骤三，当第一束激光的较小光斑移动时，第二束激光的较大光斑复盖较小光斑并随小光斑移动，并使第二束激光的较大光斑始终复盖在第一束激光的较小光斑上，使第一束激光的较小光斑始终在第二束激光的较大光斑的内部。

所述的第一束激光和第二束激光是经过同一个振镜使第一束激光和第二束激光的光轴重叠，工作时，使第一束激光和第二束激光同时移动。

所述的第一束激光和第二束激光也可以是方向不同的两束激光，工作时，第一束激光和第二束激光同时射向工作面，并使其光斑在加工平面上重合在一起，其中第一束激光的较小光斑在第二束激光的较大光斑内部。

所述的第一束激光的波长大于、等于或小于第二束激光的波长相同。

工作时，所述的第一束激光的光斑在第二束激光的光斑内的中心位置。

所述的第二束激光的光斑直径是第一束激光的光斑直径的1.5～50倍。

所述的第二束激光的光斑直径是第一束激光的光斑直径的5～20倍。