全激光复合增材制造方法和装置.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CN106513996A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201611256853.7(22)申请日2016.12.30(71)申请人中国科学院宁波材料技术与工程研究所地址315201浙江省宁波市镇海区庄市大道519号(72)发明人张文武焦俊科(74)专利代理机构北京元周律知识产权代理有限公司11540代理人王惠(51)Int.Cl.B23K26/342(2014.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称全激光复合增材制造方法和装置(57)摘要本申请公开了一种全激光复合增材制造方法，在激光选区熔化的基础上，用激光精密封装的方法，解决悬垂面的成型问题，解决微通道粉体残留的问题，满足航空航天关键零部件加工高精度、高光洁度、高洁净度的要求。该全激光复合增材制造方法由激光选区熔化成型得到基体后，由脉冲激光在所述基体上减材成型以形成空腔，再对所述空腔封装，以得到具有内部空腔结构的成型材料。本申请公开了上述方法用到的装置，包括激光部、控制部和成型部，激光部与成型部光路连接，控制部分别与激光部和成型部电连接；激光部包括第一激光光源和第二激光光源；成型部包括焊接部，焊接部由控制部控制的方式与激光部配合增材制造。CN106513996ACN106513996A权利要求书1/2页1.一种全激光复合增材制造方法，其特征在于，激光选区熔化成型得到基体后，由脉冲激光在所述基体上减材成型以形成空腔，再对所述空腔封装，以得到具有内部空腔结构的成型材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：a)由激光I进行激光选区熔化得到金属材料的基体；b)由激光II对步骤a)得到的所述基体刻蚀形成凹槽结构；所述激光II为脉冲激光；c)在步骤b)得到的所述凹槽结构上覆盖预制板，并由激光I对所述预制板焊接封装，形成微通道；d)步骤c)得到的微通道结构上激光选区熔化成型，得到具有微通道结构的成型材料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述激光I为连续波红外激光器或脉冲红外激光器。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述激光II包括固体脉冲激光器、半导体脉冲激光器、气体脉冲激光器，所述脉冲激光器的脉宽范围为1飞秒至100毫秒。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属材料包括高温合金、不锈钢、铝合金、镁合金、铜合金。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤b)得到的凹槽结构的边缘具有凹缘，所述凹缘的深度与所述预制板的厚度一致。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤c)为在步骤b)得到的所述凹槽结构上覆盖与基体相同材料的预制板，通过外部机构进行定位、并对预制板施加焊接压力，并由激光I对所述预制板焊接封装，得到具有微通道结构的成型材料。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述外部机构包括微型机器臂、运动平台；焊接压力的施加方式包括机械方式、气动方式、电磁方式。9.一种采用权利要求1至8任一项所述方法的全激光复合增材制造装置，其特征在于，所述装置包括激光部、控制部和成型部，所述激光部与所述成型部光路连接，所述控制部分别与所述激光部和所述成型部电连接；所述激光部包括第一激光光源和第二激光光源；所述成型部包括焊接部，所述焊接部由所述控制部控制的方式与所述激光部配合增材制造。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一激光光源包括连续波红外激光器或脉冲红外激光器；所述第二激光光源包括固体短脉冲激光器、半导体短脉冲激光器、气体短脉冲激光器，所述短脉冲激光器的脉宽范围为1飞秒至100毫秒；优选地，所述第二激光光源包括飞秒脉冲激光器、皮秒脉冲激光器、纳秒脉冲激光器、微秒脉冲激光器或毫秒脉冲激光器；优选地，所述激光部包括第一光学调制系统和第二光学调制系统；所述第一光学调制系统位于所述第一激光光源的出射激光光路上，所述第一光学调制系统调制所述第一激光光源射出的激光；所述第二光学调制系统位于所述第二激光光源的出射激光光路上，所述第二光学调制系统调制所述第二激光光源射出的激光；2CN106513996A权利要求书2/2页优选地，所述激光部包括第一反射镜；所述第一反射镜同时位于所述第一激光光源和所述第二激光光源的出射激光光路上，所述第一反射镜透射红外光且反射可见光；所述第一激光光源为红外激光，所述第一激光光源的出射激光经过所述第一光学调制系统后射向并透过所述第一反射镜后进入所述成型部；所述第二激光光源为可见光激光，所述第二激光光源的出射激光经过所述第二光学调制系统后由所述第一反射镜反射向所述成型部；优选地，所述激光部包括第二反射镜；所述第二反射镜位于所述第二激光光源的出射激光光路上，所述第二激光光源的出射激光经过所述第二反射镜反