【技术实现步骤摘要】
本技术属于多激光送丝增材技术，具体涉及一种多激光送丝增材系统。
技术介绍
1、增材制造技术是一种利用逐层堆焊熔覆的原理，采用电弧、激光、电子束、等离子体等为热源，通过金属丝材的连续添加，在程序的控制下，根据三维数字模型由线-面-体逐渐成形出金属零件的先进数字化制造技术。该技术已应用于航空航天、船舶制造、军工、能源和原位修复等领域。
2、激光金属增材制造工艺采用直接能量沉积(ded)过程，该过程利用分布式激光光源将多个激光束聚焦到工作表面上，在该工作表面上，激光焦点与金属材料（丝材或粉材）相交，以在计算机控制下在母材上形成金属分层构造。
3、现有技术1：一种用于金属熔融快速成型的多激光束3d打印头，公告号：cn107813050b。包括多光束环形聚焦装置及丝材输送装置，多光束环形聚焦装置包括球弧形打印头主体、呈环形分布的单光束聚焦装置，丝材输送装置包括送丝管、驱动装置、打印喷头、矫直机构等；多光束通过环形分布的单光束聚焦装置聚焦到所述球弧形打印头主体的球心；丝材垂直送入，经矫直机构矫直，解决了现有送丝方法中因丝材弯曲产生的送丝精度差的问题，多光束环形分布，消除了加工过程中因单个光束离焦波动对加工质量造成的不利影响，多角度光束环形分布，易于调整激光束与丝材作用角度，控制激光功率，本专利技术装置光丝耦合连续稳定，显著提高加工精度及成型效率。
4、现有技术2 ：一种用于多激光同轴送丝增材制造设备的激光装置复制，公告号：cn210817967u。所述激光装置的多个激光头沿着送丝器的周向排列，由激光头的喷
5、现有技术中使用多激光进行增材制造，存在以下几方面问题。
6、（一）金属熔球问题：增材制造过程中，丝材端部容易产生熔球，影响打印质量。为了更精准的测量丝材的干伸长以及提高打印质量，需要清除熔球。
7、（二）干伸长不一致问题：增材制造过程中，丝材的干伸长等于丝材伸出导电嘴的长度。现有技术中，不同打印起点的丝材的干伸长往往是不同的，导致不同打印起点处，形成累计误差，丝材熔融堆积量不同，影响打印质量。
8、（三）丝材弯曲问题：在丝材沉积开始之前需要进行丝材校直，丝材从送丝嘴中伸出时的状态是弯曲的，容易受热不均匀而导致飞溅以及其他一些缺陷产生，对于成型精度会有很大影响，无法保证成型的连续性，需要经过校直器进行校直。
9、（四）刚性送丝问题：现有技术的送丝导电嘴具有刚性强度，容易出现堵丝、断丝的问题。
10、（五）多激光光斑能量分布通常不均匀，影响打印质量。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的技术问题，本技术提供了一种多激光送丝增材系统及其应用方法。包括清枪剪丝技术，干伸长检测与控制技术，丝材校直技术，分瓣式导电嘴柔性送丝技术以及环形、多边形等光斑均匀能量打印技术。
2、多激光送丝增材系统，所述系统固定于机框架内，所述机框架包括上部框架和下部框架，所述下部框架内设置激光器和电控柜，所述上部框架内设置打印头、三轴运动平台、打印平台，所述机框架的顶部设置送丝盘，所述打印头具有分瓣式导电嘴；所述打印头上部设置有送丝校直装置。
3、进一步的，所述送丝校直装置为不同高度处拥有错位通孔的结构，可以使丝材螺旋穿过校直装置，所述校直装置下部连接有电机，电机用于驱动校直装置旋转，在穿丝过程中，校直装置旋转实现螺旋穿行的丝材的校直。
4、进一步的，所述校直装置为柱状螺旋中空结构，所述中空结构为螺旋圆形通孔。
5、进一步的，所述校直装置为塔式孔板结构，所述塔式孔板结构包括多层孔板，孔板之间通过孔板支柱支撑。
6、进一步的，所述丝材螺旋穿过相邻两层孔板的通孔，所述相邻两层孔板的通孔在竖直方向上的夹角为126-180度；所述孔板上通孔的数量不少于一个，当通孔的数量为两个或以上时，可以同时穿过多种丝材。
7、进一步的，所述通孔直径为2-4mm，所述丝材直径为0.4-2.0mm，所述校直装置旋转速度为80-160rpm。
8、进一步的，所述校直装置旋转速度为100rpm。
9、进一步的，所述分瓣式导电嘴包括数个分裂端，所述分裂端之间为槽部，所述分裂端上部为一体式结构，所述一体式结构外侧连接锁紧块，所述锁紧块为分裂端提供柔性锁紧力。
10、进一步的，所述打印平台由下到上依次设置隔热层、加热层和基板。
11、进一步的，所述激光的光斑为圆环形、圆形或多边环形。
12、进一步的，所述激光可切换脉冲激光工作模式，熔断丝材端部的熔球。
13、多激光送丝增材系统的应用方法，
14、步骤一：设置参数：设置打印头至打印平台的高度h，设置干伸长l；
15、步骤二：接通电源，三轴运动平台移动至原点位置，开启激光器，进行对焦，打印平台移动至激光的焦距位置；
16、步骤三：送丝盘开启送丝；
17、步骤四：开启激光和保护气，进行打印；
18、所述打印头可利用激光脉冲熔断端部带金属熔球的丝材，实现自动清枪剪丝。
19、进一步的，所述打印头导电嘴处伸出的丝材，在不同焊接点处的干伸长保持一致，其保持一致的方法包括以下几个步骤：
20、步骤一：丝材和打印平台分别通过导线连接电源；
21、步骤二：接通电源，此时丝材未接触打印平台，在丝材与打印平台之间形成断路；
22、步骤三：控制器控制送丝，当丝材接触打印平台的瞬间，在丝材与打印平台之间形成回路，控制器接收电信号即控制丝材回抽距离w；通过检测得到打印头导电嘴到打印平台的距离h，已知丝材的干伸长为l，则丝材回抽距离为w=h-l，w值范围为：0.05-0.5mm；所述打印头导电嘴到打印平台的距离h由激光测距完成。
23、进一步的，所述激光的光斑为圆环形、圆形或多边环形，其光斑合成的方法为：首先，使用多个弧形、扇形或梯形匀化光纤传输的激光；其次，将多个激光对焦到丝材周围，调整匀化光纤角度，使光斑呈现圆环形、圆形、多边环形结构；其中，多个弧形激光合成圆环形光斑、多个扇形激光合成圆形光斑、多个梯形激光合成多边环形光斑。
24、本技术的有益技术效果：（1）利用激光脉冲熔断打印过程中丝材端部的熔球；（2）利用干伸长控制方法，确保在不同打印起点，丝材的干伸长保持一致，避免累积误差；（3）利用匀化光纤形成圆环形、圆形或正多边形光斑的方法，以提供均匀的光斑能量；（4）设计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.多激光送丝增材系统，所述系统固定于机框架内，所述机框架内设置激光器、电控柜、打印头、三轴运动平台、打印平台，所述机框架的顶部设置送丝盘，其特征在于：所述打印头具有分瓣式导电嘴；所述打印头上部设置有送丝校直装置。
2.根据权利要求1所述的多激光送丝增材系统，其特征在于：所述送丝校直装置为不同高度处拥有错位通孔的结构，可以使丝材螺旋穿过校直装置，所述校直装置下部连接有电机，电机用于驱动校直装置旋转，在穿丝过程中，校直装置旋转实现螺旋穿行的丝材的校直。
3.根据权利要求2所述的多激光送丝增材系统，其特征在于：所述校直装置为柱状螺旋中空结构，所述中空结构为螺旋圆形通孔。
4.根据权利要求2所述的多激光送丝增材系统，其特征在于：所述校直装置为塔式孔板结构，所述塔式孔板结构包括多层孔板，孔板之间通过孔板支柱支撑。
5.根据权利要求4所述的多激光送丝增材系统，其特征在于：所述丝材螺旋穿过相邻两层孔板的通孔，所述相邻两层孔板的通孔在竖直方向上的夹角为126-180度；所述孔板上通孔的数量不少于一个，当通孔的数量为两个或以上时，可以同时穿过多种丝
6.根据权利要求3或5所述的多激光送丝增材系统，其特征在于：所述通孔直径为2-4mm，所述丝材直径为0.4-2.0mm，所述校直装置旋转速度为80-160rpm。
7.根据权利要求1所述的多激光送丝增材系统，其特征在于：所述分瓣式导电嘴包括数个分裂端，所述分裂端之间为槽部，所述分裂端上部为一体式结构，所述一体式结构外侧连接锁紧块，所述锁紧块为分裂端提供柔性锁紧力。
8.根据权利要求1-5或7任一所述的多激光送丝增材系统，其特征在于：所述打印平台由下到上依次设置隔热层、加热层和基板。
9.根据权利要求8所述的多激光送丝增材系统，其特征在于：所述激光的光斑为圆环形、圆形或多边环形。
10.根据权利要求8所述的多激光送丝增材系统，其特征在于：所述激光可切换脉冲激光工作模式，熔断丝材端部的熔球。
...【技术特征摘要】
1.多激光送丝增材系统，所述系统固定于机框架内，所述机框架内设置激光器、电控柜、打印头、三轴运动平台、打印平台，所述机框架的顶部设置送丝盘，其特征在于：所述打印头具有分瓣式导电嘴；所述打印头上部设置有送丝校直装置。
2.根据权利要求1所述的多激光送丝增材系统，其特征在于：所述送丝校直装置为不同高度处拥有错位通孔的结构，可以使丝材螺旋穿过校直装置，所述校直装置下部连接有电机，电机用于驱动校直装置旋转，在穿丝过程中，校直装置旋转实现螺旋穿行的丝材的校直。
3.根据权利要求2所述的多激光送丝增材系统，其特征在于：所述校直装置为柱状螺旋中空结构，所述中空结构为螺旋圆形通孔。
4.根据权利要求2所述的多激光送丝增材系统，其特征在于：所述校直装置为塔式孔板结构，所述塔式孔板结构包括多层孔板，孔板之间通过孔板支柱支撑。
5.根据权利要求4所述的多激光送丝增材系统，其特征在于：所述丝材螺旋穿过相邻两层孔板的通孔，所述相邻两层孔板的通孔...
【专利技术属性】
技术研发人员：支镜任，郭红亮，吴海涛，刘野，
申请(专利权)人：上海融空新速科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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