本发明专利技术提供一种选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调装置及方法，选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调装置包括激光输入光路(1)、振镜扫描系统(2)、升降机构(3)以及场镜(4)。本发明专利技术提供的选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调装置及方法具有以下优点：该装置只需简单操作，即可调整激光器输出激光光斑的直径，方便快捷，从而使SLM成形系统可适应多种性能粉末材料的加工，提高了工作效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属粉末激光熔化增材制造
，具体涉及一种选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调装置及方法。
技术介绍
快速制造技术基于增材叠加制造原理，集材料、机械、控制、计算机等技术于一体，可有效克服复杂结构难以制造的技术局限，可解决航空航天、汽车等动力装备高端复杂零部件的制造难题。如美、德、日等国的制造企业应用快速制造技术辅助铸造蜡模、砂型，大大提升了传统铸造工艺的技术水平。目前，全欧400多家精密铸造厂家中，超过90％使用了快速制造技术。欧美政府已将该技术视为提升航空航天、汽车及武器装备等核心领域水平的关键支撑技术之一。国际权威报告《沃勒斯报告2010》(《WohlersReport2010》)统计显示，快速制造作为一个独立的生产技术，拥有1.3万亿美元的市场，我国销售总量仅占4.8％。总体上，我国在该领域处于研发领先、应用滞后的局面，其价值尚未引起足够重视。目前，真正能够直接制造金属零件的3D打印技术有基于同轴送粉的激光近形制造(LaserEngineeringNetShaping,LENS)技术和基于粉末床的选区激光熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)及电子束熔化技术(ElectronBeamMelting,EBM)技术。LENS技术能直接制造出大尺寸的金属零件毛坯；SLM和EBM可制造复杂精细金属零件。SLM技术利用高能束激光熔化预先铺在粉床上的薄层粉末，逐层熔化堆积<br>成形。为了保证金属粉末材料的快速熔化，SLM材料采用较高功率密度的激光器，聚焦光斑很细微。SLM制造的金属零件接近全致密，强度达锻件水平，精度可达0.1mm/100mm。然而，在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现，现有的SLM技术主要存在以下问题：需要采用复杂的机构，才能使激光器输出不同直径的激光光斑，具有激光光斑直径调整复杂的不足，从而降低了选区激光熔化成形的工作效率。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调装置及方法，可有效解决上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调装置，包括激光输入光路(1)、振镜扫描系统(2)、升降机构(3)以及场镜(4)；其中，所述振镜扫描系统(2)包括振镜箱体(21)以及安装于所述振镜箱体(21)内部的振镜，所述振镜箱体(21)可升降安装于所述升降机构(3)上，进而可调节所述振镜距离扫描工作平面间的距离；所述激光输入光路(1)穿过所述振镜箱体(21)，而与所述振镜形成光通路；所述场镜(4)固定安装于所述振镜箱体(21)上，并且，所述场镜(4)设置在所述振镜的反射光路上。优选的，所述激光输入光路(1)和所述场镜(4)均水平设置。本专利技术还提供一种选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调方法，包括以下步骤：步骤1，在扫描工作平面的上方设置振镜箱体(21)，所述振镜箱体(21)可升降安装于升降机构(3)上；在所述振镜箱体(21)的内部安装振镜，在振镜的下方安装场镜(4)，并且，场镜(4)固定在振镜箱体(21)上；步骤2，当需要调节激光光斑的直径时，沿升降机构(3)在竖直方向调节振镜箱体(21)的位置，进而调节振镜箱体(21)到扫描工作平面间的垂直距离；当振镜箱体(21)到扫描工作平面间的垂直距离发生变化时，导致场镜(4)和振镜到扫描工作平面间的垂直距离发生同步变化，因此，最终调节场镜(4)到扫描工作平面间的垂直距离；步骤3，当场镜(4)到扫描工作平面间的垂直距离发生变化时，即调节了激光光斑的直径。优选的，步骤3具体为：当场镜(4)到扫描工作平面间的垂直距离等于场镜(4)焦距时，此时所形成的激光光斑直径最小；当场镜(4)到扫描工作平面间的垂直距离大于场镜(4)焦距时，场镜(4)到扫描工作平面间的垂直距离越大，形成的激光光斑直径越大；当场镜(4)到扫描工作平面间的垂直距离小于场镜(4)焦距时，场镜(4)到扫描工作平面间的垂直距离越小，形成的激光光斑直径越大。本专利技术提供的选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调装置及方法具有以下优点：该装置只需简单操作，即可调整激光器输出激光光斑的直径，方便快捷，从而使SLM成形系统可适应多种性能粉末材料的加工，提高了工作效率。附图说明图1为本专利技术提供的选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调装置的结构示意图；图2为本专利技术提供的激光光斑直径影响因素的原理示意图；图3为激光光斑直径对扫描面积的影响图；图4为激光光斑与功率同时变大导致能量透射深度变大的示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术进行详细说明：本专利技术提供一种选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调装置，该装置能够简单操作，即可调整输出激光光斑的直径，方便快捷，从而为SLM成形系统适应多种性能粉末材料的加工，提高工作效率，提供一种新方法。具体的，如图1所示，选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调装置包括激光输入光路1、振镜扫描系统2、升降机构3以及场镜4；其中，振镜扫描系统2包括振镜箱体21以及安装于振镜箱体21内部的振镜，振镜箱体21可升降安装于升降机构3上，进而可调节振镜距离扫描工作平面间的距离；激光输入光路1穿过振镜箱体21，而与振镜形成光通路；场镜4固定安装于振镜箱体21上，并且，场镜4设置在振镜的反射光路上。激光输入光路1和场镜4均水平设置。上述结构部件的功能关系如下：(1)激光输入光通过光纤等介质，通过激光输入光路输送到振镜，如图1的箭头a所示；(2)振镜接收到激光束后，通过摆动镜片将激光变向输出到场镜，如图1的箭头b所示；(3)升降结构与振镜装配到一起，可以使振镜在竖直方向运动，进而调节振镜到扫描工作平面间的垂直距离；又由于场镜和振镜固定，因此，场镜和振镜间的距离固定不变，所以，当振镜到扫描工作平面间的垂直距离发生变化时，即调节了场镜到扫描工作平面间的垂直距离。当场镜与扫描工作平面间的垂直距离等于场镜焦距时，参考图2，即扫描工作平面为图2中的f1平面时，此时激光光斑最小，能量密度最高。否则，场镜与扫描工作平面的距离处于离焦状态(偏离焦平面)，此时的激光光斑直径变大，参考图2，当扫描工作平面为图2中的f2平面或f3平面时，激光光斑直径变大，因此，通过调节场镜与扫描工作平面间的垂直距离，即调节了激光光斑直径。本专利技术还提供一种选区激光熔化系本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调装置，其特征在于，包括激光输入光路(1)、振镜扫描系统(2)、升降机构(3)以及场镜(4)；其中，所述振镜扫描系统(2)包括振镜箱体(21)以及安装于所述振镜箱体(21)内部的振镜，所述振镜箱体(21)可升降安装于所述升降机构(3)上，进而可调节所述振镜距离扫描工作平面间的距离；所述激光输入光路(1)穿过所述振镜箱体(21)，而与所述振镜形成光通路；所述场镜(4)固定安装于所述振镜箱体(21)上，并且，所述场镜(4)设置在所述振镜的反射光路上。
【技术特征摘要】
1.一种选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调装置，其特征在于，包括
激光输入光路(1)、振镜扫描系统(2)、升降机构(3)以及场镜(4)；
其中，所述振镜扫描系统(2)包括振镜箱体(21)以及安装于所述振镜箱
体(21)内部的振镜，所述振镜箱体(21)可升降安装于所述升降机构(3)上，
进而可调节所述振镜距离扫描工作平面间的距离；
所述激光输入光路(1)穿过所述振镜箱体(21)，而与所述振镜形成光通
路；所述场镜(4)固定安装于所述振镜箱体(21)上，并且，所述场镜(4)
设置在所述振镜的反射光路上。
2.根据权利要求1所述的选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调装置，
其特征在于，所述激光输入光路(1)和所述场镜(4)均水平设置。
3.一种选区激光熔化系统激光光斑直径输出可调方法，其特征在于，包括
以下步骤：
步骤1，在扫描工作平面的上方设置振镜箱体(21)，所述振镜箱体(21)
可升降安装于升降机构(3)上；在所述振镜箱体(21)的内部安装振镜，在振
镜的下方安装场镜(4)，并且，场镜...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱波，张爱平，林慧敏，张佳，刘邦涛，潘志军，
申请(专利权)人：哈尔滨福沃德多维智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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