一种制造大倾斜角度零件的激光金属成形系统及方法

摘要

本发明公开了一种制造大倾斜角度零件的激光金属成形系统及方法，该方法利用同轴四管送粉喷嘴送粉，并在四个送粉喷嘴上各安装一个由控制器控制的电磁阀，利用控制器对四个送粉喷嘴的关闭进行实时控制，当零件的倾斜角度超过极限角度时，控制器控制电磁阀，使沿零件倾斜方向的喷嘴送粉，其余送粉喷嘴关闭，但送粉总量不变，使熔池受力稳定，不容易塌陷，且粉末利用率高，从而实现大倾斜角度零件的加工。这种方法结合同轴送粉和侧向送粉的优点，可以实现用三维工作台来制造形状复杂、倾斜角度较大的零件，如生物医疗器械等，同时结构简单，不需反复调整，粉末汇聚性稳定，且容易控制。能很好地解决加工大倾角零件时无法成形、表面结瘤和塌陷等问题。

主权项

一种制造大倾斜角度零件的激光金属成形的方法，其特征在于，该方法基于一种制造大倾斜角度零件的激光金属成形系统实现，所述系统包括三维工作台，以及安装在三维工作台Z轴方向上的激光头(2)和喷嘴固定装置(5)；激光头(2)通过光纤和激光器相连；喷嘴固定装置(5)上固定有同轴四管送粉喷嘴，并且安装在激光头(2)的周围，激光头(2)位于同轴四管送粉喷嘴的中心轴上；同轴四管送粉喷嘴上连接有用于控制其打开或关闭的电磁阀；具体方法包括以下步骤：1)在三维工作台Z轴方向上安装激光头(2)和喷嘴固定装置(5)，激光头(2)通过光纤和激光器相连；在喷嘴固定装置(5)上激光头(2)的周围安装同轴四管送粉喷嘴，激光头(2)与四个送粉喷嘴(4)的中心对准；每个送粉喷嘴(4)的上端安装电磁阀(3)，并通过送粉管(1)与送粉器相连；将电磁阀(3)的控制端均连接到控制器的控制信号输出端上，再将控制器的控制信号输入端与计算机相连；2)加工时，根据需要加工零件的类型、相应的工艺参数和设备的加工能力，设定最大倾斜角度θ，并将零件的加工路径数据导入计算机；3)然后打开控制器、激光器和送粉器进行加工；激光器经过光纤和激光头(2)输送出激光，送粉器通过送粉管(1)经送粉喷嘴(4)输送出粉末，激光将粉末熔化形成熔池；4)当零件的倾斜角度小于最大倾斜角度θ时，控制器控制四个电磁阀(3)全部打开，使四个送粉喷嘴送粉加工；5)当加工到倾斜角度大于或者等于最大倾斜角度θ时，控制器控制相应电磁阀(3)的打开和关闭；控制器控制电磁阀的具体方法是：将沿零件倾斜方向的两个送粉喷嘴(4)打开，另外两个关闭；或者当零件只向其中一个送粉喷嘴方向倾斜时，只打开倾斜方向的送粉喷嘴，其余三个关闭，打开的送粉喷嘴的送粉方向和零件倾斜的方向相同；当有送粉喷嘴关闭时，打开的送粉喷嘴的送粉量增加，使总送粉量不变；6)当加工到倾斜角度小于最大倾斜角度θ时，控制器控制电磁阀全部打开送粉喷嘴，重复步骤4)和5)，直至加工完毕。