一种熔化增材制造设备的多波长激光加工光路系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111906306A(43)申请公布日2020.11.10(21)申请号202010521004.X(22)申请日2020.06.10(71)申请人上海航天设备制造总厂有限公司地址200245上海市闵行区华宁路100号(72)发明人王旭琴李鹏丘廉芳孙靖王飞柳玉文杨洋(74)专利代理机构上海航天局专利中心31107代理人余岢(51)Int.Cl.B22F3/105(2006.01)B33Y30/00(2015.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种熔化增材制造设备的多波长激光加工光路系统(57)摘要本发明提供一种熔化增材制造设备的多波长激光加工光路系统适用于金属增材制造领域，该光路系统装置包括该装置中包括激光器(6)、光学镜片(5)、准直器(4)、可移动式变频装置(3)、聚焦镜(2)和扫描振镜(1)。本发明提供的通过控制系统控制可移动式变频装置的位置和角度，从而实现不同波长间的切换加工光路系统。该加工装置能够对不同粉末烧结成形，同时，有效提高不同粉末对能量吸收率，从而提高加工效率。CN111906306ACN111906306A权利要求书1/1页1.一种熔化增材制造设备的多波长激光加工光路系统，其特征在于：所述变频加工光路系统包括激光器(6)、光学镜片(5)、准直器(4)、可移动式变频装置(3)、聚焦镜(2)和扫描振镜(1)；所述激光器(6)提供系统激光光束；所述准直器(4)用于将所述激光器(6)输出光源变成平行光；所述可移动式变频装置(3)通过调节位置和角度，实现不同波长光束间的切换；所述光学镜片(5)用于改变激光光束的路径；所述聚焦镜(2)用于将所述可移动式变频装置(3)的光束聚焦为微小光斑；所述扫描振镜(1)可将经所述可移动式变频装置(3)变频前后的波段光束通过所述光学镜片(5)和所述聚焦镜(2)后，将光束能量传递到金属烧结形成区域。2.如权利要求1所述的一种熔化增材制造设备的多波长激光加工光路系统，其特征在于：所述可移动式变频装置(3)包含变频晶体(3-1)、角度旋转装置(3-2)和微型位移平台(3-3)；所述变频晶体(3-1)用于改变光束的频率；所述角度旋转装置(3-2)可以进行360°旋转，以匹配满足所述变频晶体(3-1)与激光束相互作用的角度；所述微型位移平台(3-3)用于调节所述变频晶体(3-1)的位置在设备的光束系统中工作。3.如权利要求2所述的一种熔化增材制造设备的多波长激光加工光路系统，其特征在于：所述变频晶体(3-1)为KTP、BBO、CLBO、KTA、LBO。4.如权利要求1所述的一种熔化增材制造设备的多波长激光加工光路系统，其特征在于，所述激光器(6)位光纤激光器。5.如权利要求1所述的一种熔化增材制造设备的多波长激光加工光路系统，其特征在于，所述聚焦镜(2)为消色差聚焦镜或动态聚焦镜。6.如权利要求1所述的一种熔化增材制造设备的多波长激光加工光路系统，其特征在于：控制系统(7)控制整体光路系统的正常运行。2CN111906306A说明书1/3页一种熔化增材制造设备的多波长激光加工光路系统技术领域[0001]本发明涉及金属增材制造领域，尤其涉及用于选区熔化增材制造设备的多波长激光加工光路系统。背景技术[0002]在金属增材制造领域中，通常采用的激光器中心波长是1064nm，而铜合金、高温合金等粉末烧结成形过程中对该波段的吸收率远小于532nm，从而打印过程中，需要降低速度进行加工，使得加工效率明显降低。同时，能量有效利用率也大大降低，而未被吸收的光有部分反射光影响光路系统，以此长期使用反射光对降低光路系统的使用寿命。[0003]为了在同一个光路系统有效地提高不同粉末的对能量的吸收率，在本发明中提出用于选区熔化增材制造设备的多波长激光加工光路系统，通过频率为的激光束与非线性晶体的作用。其中，非线性晶体是利用光波通过介质时极化的非线性响应对光波反作用，产生二次非线性效应，继而获得频率为2的倍频光束，以此来实现波长变化，继而解决在烧结成形铜合金、高温合金等粉末时能量吸收率较低的问题。发明内容[0004]本发明实施例中提供了用于熔化增材制造设备的多波长激光加工光路系统，通过非线性晶体在强激光束下产生的非线性作用，实现加工光路系统不同中心波长间的切换。该系统中包括激光器(6)、光学镜片(5)、准直器(4)、可移动式变频装置(3)、聚焦镜(2)和扫描振镜(1)；所述激光器(6)提供系统激光光束；所述准直器(4)用于将所述激光器(6)输出光源变成平行光；所述可移动式变频装置(3)通过调节位置和角度，实现不同波长光束间的切换；所述光学镜片(5)用于改变激光光束的路径，也可以将不同波段的光束分开/合并；所述聚焦镜(2)用于