[实用新型]一种SLM大功率零件成形装置

说明书

本实用新型公开了一种SLM大功率零件成形装置，包括依次设置的激光束组合器、动态聚焦装置和扫描振镜；激光束组合器包括高功率激光器、高功率脉冲激光器和激光转换装置，激光转换装置用于实现高功率激光器、高功率脉冲激光器的交替使用。本实用新型采用前聚焦振镜的激光束聚焦方式，使得光斑在整个加工表面的每一点上能量密度相同，提高了零件打印的精度。加工过程中，采用两种激光的交换使用，既保证了零件的高效率成形，又能够保证零部件表面的精度与粗糙度，减少了零件的加工成本。

技术领域

本实用新型属于增材制造技术领域，具体涉及一种SLM大功率零件成形装置。

背景技术

激光聚焦的方式有前聚焦振镜(PRE-SCAN)和后聚焦振镜(POST-SCAN)两种方式，POST-SCAN是在扫描后聚焦，PRE-SCAN是在扫描前聚焦。目前SLM使用最普遍的是后聚焦振镜方式，即激光器发出激光束首先通过准直镜、扩束镜，再通过扫描振镜，最后经过场镜(也叫f-theta透镜、f-θ场镜)扫描到加工面。扫描振镜通过改变X、Y轴方向的两个反射镜的反射角度，实现激光束的偏转，进而控制激光束按照指定的扫描路径运动。f-theta透镜是在不改变光学系统光学特性的前提下，改变成像光束的位置，实现在整个加工面光斑聚焦均匀。

SLM采用后聚焦振镜的激光束聚焦的方式，扫描面积受到f-theta透镜的限制，且扫描平面内每个光点的大小不一样。当场镜的扫描范围加大，必然导致工作距离的增大，得到的光点的直径变大，也就是说聚得不够细，激光的功率密度下降是非常快的(功率密度跟光斑直径的2次方成反比)，能量损耗加大。由于f-θ场镜利用的是y'＝f*θ关系工作的，而实际的θ和tgθ的值是有区别的，随着焦距f的加大，光点失真程度将越来越大。因此SLM还无法实现大尺寸零件的高精度加工成形，目前一般SLM的加工幅面只能做到1m以下。

SLM激光束依赖于材料的能量吸收，激光器功率较低，激光的峰值强度较低，导致零件的打印完成需要较长的时间，加工效率低，且被加工材料粉末颗粒尺寸选用较小，增加了生产成本。SLM加工零件的表面质量无法达到要求，需要进行多个后处理来光整零件表面，这无疑增加了零件加工成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种SLM大功率零件成形装置，解决了现有SLM加工零件，加工效率低，零件表面粗糙，生产成本高的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种SLM大功率零件成形装置，包括依次设置的激光束组合器、动态聚焦装置和扫描振镜；

激光束组合器包括高功率激光器、高功率脉冲激光器和激光转换装置，激光转换装置用于实现高功率激光器、高功率脉冲激光器的交替使用。

本实用新型特点还在于，

其中激光转换装置为反射镜或半透镜。

其中反射镜可转动。

其中反射镜与伺服电机连接，通过伺服电机驱动使反射镜旋转。

其中半透镜与激光路径45°角设置。

其中高功率激光器、高功率脉冲激光器相互垂直设置。

本实用新型的有益效果是，

1、本实用新型采用前聚焦振镜(PRE-SCAN)的激光束聚焦方式，使得光斑在整个加工表面的每一点上能量密度相同，提高了零件打印的精度。动态聚焦可以拉长焦距，激光的扫描范围扩大，打印零件的幅面尺寸增大，同时可以通过多个振镜拼接完成更大尺寸零件的高精度成形。

2、加工过程中，采用两种激光的交换使用，既保证了零件的高效率成形，又能够保证零部件表面的精度与粗糙度，减少了零件的加工成本。