CN203791626U - 一种分光单光源双扫描电镜选择性激光熔化成型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于快速成型技术领域，涉及一种分光单光源双扫描电镜选择性激光熔化成型装置；成型腔上侧面设置有惰性气体气帘，成型腔上方设置有第一扫描阵镜和第二扫描阵镜，第一扫描阵镜、第二扫描阵镜分别与第一激光扩束镜、第二激光扩束镜对应连接；第一扫描阵镜和第二扫描阵镜的下方设置有工作平台，工作平台上设置有步进电机，步进电机上固定设有加热***和丝杠；工作平台的两侧分别设置有粉末加载装置和废粉收集装置，粉末加载装置上设置有刮粉板；激光光源的一端与数控***电连接，另一端与分光器光电连接；成型腔与氧含量传感器电信息连接；其结构简单，原理可靠，使用灵活，操作方便，成型效率高，扫描速度快，定位精度高，成本低。

Description

一种分光单光源双扫描电镜选择性激光熔化成型装置

技术领域：

本实用新型属于快速成型技术领域，涉及一种选择性激光熔化成型设备，特别是一种分光单光源双扫描电镜选择性激光熔化成型装置。

背景技术：

选择性激光熔化(SLM)是金属件直接成型的一种方法，是快速成型技术的最新发展，该技术基于快速成型的最基本思想，即逐层熔覆的“增量”制造方式，根据三维CAD模型直接成型具有特定几何形状的零件，成型过程中技术粉末完全熔化，产生冶金结合。采用传统的机械加工手段无法直接制造的形状结构复杂的金属零件，是激光快速成型技术应用的主要方向之一，激光快速成型技术具有以下优点：一是能直接制造高质量的金属产品，不用任何后处理工艺或者简单的表面处理，通过简单的CAD造型和材料选择即可直接加工出可直接使用的零件，极大缩短产品开发周期；二是能得到具有非平衡态过饱和固溶体及均匀细小金相组织的实体，致密度几乎能达到100％，零件机械性能与锻造工艺所得相当；三是使用具有高功率密度的激光器，以光斑很小的激光束加工金属，使得加工出来的金属零件具有很高的尺寸精度已经好的表面粗糙度；四是由于激光光斑直径很小，因此能以较低的功率熔化高熔点的金属，使得用单一成分的金属粉末老制造零件成为可能，可供选用的金属粉末种类大大拓宽；五是适合各种复杂形状的工件，尤其适合内部有复杂异性结构，如中空、三维网格以及用传统方法无法制造的复杂工件。但是现在市场上销售的SLM设备由于单阵镜的机械结构、光学结构的限制，使其成型尺寸难以变大，成型效率低下，应用范围受到极大限制，并且加工成本居高不下。

发明内容：

本实用新型的发明目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种大尺寸工作台的分光单光源双扫描电镜选择性激光熔化(SLM)成型装置，包括具有分光镜***的双扫描阵镜的数控扫描***，双扫描阵镜与激光扩束镜组驱动组合，双扫描阵镜下设置有长方形的成型工作区，成型腔中充满惰性气体，增加选择性激光熔化的成型效率，适用于制造大尺寸精密零件，实现双扫描阵镜情况下的三维模型分割。

为了实现上述目的，本实用新型的主体结构包括成型腔、第一扫描阵镜、第二扫描阵镜、分光器、第一激光扩束镜、第二激光扩束镜、工作平台、光纤、惰性气体气帘、加热***、丝杠、步进电机、粉末加载装置、刮粉板、废粉收集装置、激光光源、数控***、氧含量传感器和直线电机；充满惰性气体的成型腔上侧面设置有惰性气体气帘阻止氧气进入，成型腔上方设置有与数控***电信息连接的第一扫描阵镜和第二扫描阵镜，第一扫描阵镜、第二扫描阵镜分别与第一激光扩束镜、第二激光扩束镜对应组合连接；第一扫描阵镜和第二扫描阵镜之间连接有分光器将分散的激光导入两个阵镜；第一扫描阵镜和第二扫描阵镜的下方设置有长方形结构的工作平台，工作平台上设置有步进电机，步进电机上固定设有加热***和丝杠，步进电机通过丝杠驱动工作平台工作；工作平台的两侧分别设置有粉末加载装置和废粉收集装置，粉末加载装置上设置有由直线电机驱动的刮粉板，用于粉末的铺放；激光光源的一端与数控***电连接，另一端通过光纤与分光器光电连接；成型腔与氧含量传感器电信息连接，氧含量传感器能够测量成型腔内的氧气含量。

本实用新型与现有技术相比，其优点如下：一是将一束激光分为两束分别输入扫描阵镜，其单一光束功率为光源功率的1/2；二是扫描阵镜的扫描速度达1.5m/s,扫描定位精度小于1μm/100mm；三是加工模型数据处理简单，数控***能够直接识别G代码，并且将零件模型可由***自动切分，分别提供给不同部分的扫描电镜，再由各个扫描阵镜同时分别扫描粉层，从而完成熔化工艺；四是成型零件能力强，能够成型1000X500X500mm的长方形零件，零件成型效率比传统SLM工艺提高2倍；其结构简单，原理可靠，使用灵活，操作方便，成型效率高，扫描速度快，定位精度高，成本低。

附图说明：

图1为本实用新型的主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型做进一步的说明。

实施例：

本实施例的主体结构包括成型腔1、第一扫描阵镜2A、第二扫描阵镜2B、分光器3、第一激光扩束镜4A、第二激光扩束镜4B、工作平台5、光纤6、惰性气体气帘7、加热***8、丝杠9、步进电机10、粉末加载装置11、刮粉板12、废粉收集装置13、激光光源14、数控***15、氧含量传感器16和直线电机17；充满惰性气体的成型腔1上侧面设置有惰性气体气帘7阻止氧气进入，成型腔1上方设置有与数控***15电信息连接的第一扫描阵镜2A和第二扫描阵镜2B，第一扫描阵镜2A、第二扫描阵镜2B分别与第一激光扩束镜4A、第二激光扩束镜4B对应组合连接；第一扫描阵镜2A和第二扫描阵镜2B之间连接有分光器3将分散的激光导入两个阵镜；第一扫描阵镜2A和第二扫描阵镜2B的下方设置有长方形结构的工作平台5，工作平台5上设置有步进电机10，步进电机10上固定设有加热***8和丝杠9，步进电机10通过丝杠9驱动工作平台5工作；工作平台5的两侧分别设置有粉末加载装置11和废粉收集装置13，粉末加载装置11上设置有由直线电机17驱动的刮粉板12，用于粉末的铺放；激光光源14的一端与数控***15电连接，另一端通过光纤6与分光器3光电连接；成型腔1与氧含量传感器16电信息连接，氧含量传感器16能够测量成型腔1内的氧气含量。

本实施例涉及的惰性气体主要包括氮气和氩气；涉及的分光器3将激光光源14发出的单束激光分为两束分别传递给第一扫描阵镜2A和第二扫描阵镜2B，第一扫描阵镜2A和第二扫描阵镜2B的扫描范围有重合；零件模型由装置自动切分，分别提供给不同部分的扫描电镜，再由各个扫描阵镜同时分别扫描粉层，从而完成熔化工艺；扫描阵镜的扫描速度为1.5m/s,扫描定位精度小于1μm/100mm；本实施例的加工模型数据处理简单，数控***能够直接识别G代码，并将零件模型由***自动切分，分别提供给不同部分的扫描电镜，再由各个扫描阵镜同时分别扫描粉层，从而完成熔化工艺，能够成型1000X500X500mm的长方形零件，零件成型效率比传统选择性激光熔化(SLM)工艺提高2倍。

本实施例的工作原理为：数控***15将零件三维模型经过软件处理成STL格式的文件，该文件经过配套成型，按照相应的工艺参数生产加工成G代码，启动外部的选择性激光熔化SLM成型机，并启动惰性气体气帘保护7，当外部的氧含量传感器16测定成型腔1内的氧含量低于设定值时，启动成型程序，刮粉板12在直线电机17的驱动下将金属粉末从粉末加载装置11刮至成型件，并作为成型金属粉末承载平台，多余的粉末进入废粉收集装置13，工作平台5上的零件模型被自动分为两部分，分别输入第一扫描阵镜2A和第二扫描阵镜2B并按照两个区域G代码生成扫描路径，两部分的交汇处由特定算法进行重复扫描，直至所有区域被扫描完成，工作平台5在丝杠9和步进电机10的带动下，下降到固定高度，刮粉板12重复刮粉动作，第一扫描阵镜2A和第二扫描阵镜2B重复扫描动作，直至零件加工完成。

Claims (1)

1.一种分光单光源双扫描电镜选择性激光熔化成型装置，其特征在于主体结构包括成型腔、第一扫描阵镜、第二扫描阵镜、分光器、第一激光扩束镜、第二激光扩束镜、工作平台、光纤、惰性气体气帘、加热***、丝杠、步进电机、粉末加载装置、刮粉板、废粉收集装置、激光光源、数控***、氧含量传感器和直线电机；充满惰性气体的成型腔上侧面设置有惰性气体气帘，成型腔上方设置有与数控***电信息连接的第一扫描阵镜和第二扫描阵镜，第一扫描阵镜、第二扫描阵镜分别与第一激光扩束镜、第二激光扩束镜对应组合连接；第一扫描阵镜和第二扫描阵镜之间连接有分光器；第一扫描阵镜和第二扫描阵镜的下方设置有工作平台，工作平台上设置有步进电机，步进电机上固定设有加热***和丝杠；工作平台的两侧分别设置有粉末加载装置和废粉收集装置，粉末加载装置上设置有刮粉板；激光光源的一端与数控***电连接，另一端通过光纤与分光器光电连接；成型腔与氧含量传感器电信息连接。