金属粉末熔化快速成型机新型光路控制结构
金属零件选区激光熔化快速成型技术的现状及发展
第35卷，增刊V bl-35SuppI em e nt红外与激光工程I n丹ar ed a nd I，as er E n gi n eer i ng2006年l O月O ct．2006金属零件选区激光熔化快速成型技术的现状及发展吴峥强，来克娴(广东轻工职业技术学院机械与电子工程系，广东广州510300)摘要：选区激光熔化(s L M)是为了直接获得致密的金属零件而发展起来的一种新型快速成型工艺。
该方法利用直径30～50L I m的聚焦激光束，把金属或合金粉末逐层选区熔化，堆积成一个冶金结合、组织致密的实体。
其外形不需进一步加工，经抛光或简单表面处理就可直接作模具或工具使用。
阐述了目前SL M设备、工艺、软件等方面的现状、发展及应用。
关键词：金属零件直接制造；快速成型：选区激光熔化中图分类号：T N249文献标识码：A文章编号：1007—2276(2006)增C．0399．06St at us a nd deV el opm e nt of r api d pr ot o姆pi ng t echnol ogy ofm et a l par t s by se l ect i V e l as er m el t i ng、肌J Zhe ng-qi a ng，L A I K e-x i an(M cch扑ical卸d E l ect ri ca l En gi nee—n g D epanm ent，G u锄gdong L唔ht In d u st f y Tcc h nj c al coll ege，G啪gzI lou510300，C hi na)A bst r ac t：Se l ec t i V e l as er m e l t i ng(SLM)i s a new deV el oped r a pi d prot ot ypi n g t echnol og y，w hi ch is dri V e n by t he need t o obt ai n hi曲-dens i t y m et al par t s di re ct l y．A m et al bod y w i t h m e t a l l ur gi ca l j oi nt and hi gh dens i t y is pr odu ced by SL M，w i t h a pr o cedu r e of se}ec t i V e m el t j ng l a yer-by-l a ye r f or m et al o r a110y pow der，by usi ng a f ocus ed l aser beam w i t h di a m e t er of30～50“m．T he produc t s c an be us ed as m oul ds o r t oo l s aR er pol i s hi ng o r s i m pIe s urf．ace t re a t m e nt w i t hout ot he r m ach i ni ng．The pre s ent s t a t us，deV e l opm e nt and a ppl i cat i ons of SL M t echnol o gy haV e been expou nded i n t he a spec t s of SL M eq ui pm ent，t ech ni q ue and soR w ar e．K ey w or ds：D i r ec t m anu f act uri ng of m et al par t s；R api d pr ot ot ypi ng；S e l e ct i V e l as er m eI t i ng0引言快速成型(R api d Pr ot ot ype，RP)技术是通过材料添加法直接制造实体模型的技术总称，已经被广泛地用于缩短产品生产周期。
选区激光熔化GH4169粉体特性及成型件组织结构的研究
选区激光熔化GH4169粉体特性及成型件组织结构的研究尹燕;刘鹏宇;路超;蔡伟军;肖梦智;张瑞华;屈岳波【摘要】为了研发适用于选区激光熔化(SLM)的GH4169合金粉末,研究不同粒度分布段的粉末对铺粉以及成型效果的影响.在同一批次的粉末中,筛选出不同粒度段的粉末进行选区熔化试验,然后抛光金相、腐蚀观察组织.结果表明:粒度过小、粉末易团聚,铺粉的过程中易出现波浪纹不适合选区熔化;粒度过大,会增加粉末颗粒与颗粒之间的孔隙,在快速熔化与冷却的过程中液体不能充分的填充孔隙易造成孔洞;粒度在15~53μm之间,平均粒径约为32μm左右的粉末,通过选区熔化可以得到高质量的成型件;通过电镜对其组织分析可知,选区熔化过程中形成的组织为胞状晶,"微熔池"内部为细长条状的柱状晶,由于受热量分布的影响,生长方向各不相同,所观察到的表面形貌也会有所差异.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2017(009)003【总页数】7页(P56-62)【关键词】选区激光熔化;粉末粒度分布;成型件性能;组织分析【作者】尹燕;刘鹏宇;路超;蔡伟军;肖梦智;张瑞华;屈岳波【作者单位】兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州 730050;兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州 730050;兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州 730050;兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州 730050;兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州 730050;中国钢研科技集团有限公司,北京 100081;阳江市五金刀剪产业技术研究院,阳江 529533;中国钢研科技集团有限公司,北京 100081;阳江市五金刀剪产业技术研究院,阳江 529533【正文语种】中文【中图分类】TG174.4选区激光熔化（selective laser melting，SLM）技术是近些年来发展起来的一种激光快速成型技术[1-2]，其原理是在计算机软件的控制下，采用高功率激光束选择性地、由点及线、由线及面，逐层扫描熔化金属粉末，最终得到致密度高、机械性能良好的成形零件[3]。
slm原理
slm原理SLM原理。
SLM（Selective Laser Melting）是一种先进的金属增材制造技术，也被称为激光熔化成形。
它通过逐层熔化金属粉末，实现了复杂金属零件的快速制造。
SLM技术在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域有着广泛的应用前景。
SLM原理的核心是激光熔化金属粉末。
首先，通过计算机辅助设计（CAD）软件将零件的三维模型切片成数个薄层，然后将这些层信息传输给SLM设备。
在制造过程中，激光束逐层扫描金属粉末，使其局部熔化并与前一层熔化的金属粉末融合在一起。
随着层层堆叠，最终形成了完整的金属零件。
SLM原理的关键在于激光的精确控制和金属粉末的均匀分布。
激光的能量密度、扫描速度、扫描模式等参数需要精确控制，以确保熔化的金属粉末能够准确堆积成设计要求的形状。
同时，金属粉末的颗粒大小、形状和分布也会影响到零件的密实度和力学性能。
SLM原理的优势在于可以制造复杂形状的金属零件，无需使用模具，因此可以大大缩短产品的开发周期。
与传统的金属加工方法相比，SLM技术还可以减少材料浪费，降低成本。
此外，SLM技术还可以实现定制化生产，满足个性化需求。
然而，SLM技术也面临一些挑战。
首先，由于激光在熔化金属粉末时会产生热应力，容易导致零件变形和裂纹。
其次，金属粉末的质量和成分对最终零件的性能有着重要影响，因此需要严格控制金属粉末的质量。
此外，SLM设备的高昂成本也限制了其在大规模生产中的应用。
总的来说，SLM技术以其快速、灵活、精密的特点，为金属零件的制造带来了革命性的变革。
随着材料科学和制造技术的不断进步，相信SLM技术在未来会有更广阔的应用前景。
快速成型技术-第二章粉末材料选择性激光烧结
本次课内容总结：
1、SLS原理；
2、
SLS设备组成和个组成的作用； 3、 SLS成型过程； 4、 SLS成型精度及控制方法； 5、 SLS原材料有哪些及对其要求； 6、 SLS成型特点。
（2）矢量式扫描
扫描沿着一定的方向和大小来进行，适合 于边界的扫描。 （3）混合式扫描 扫描内部时采用光栅式扫描，扫描外部边 界时按矢量式扫描。
SLS成形用材料及其特点
可用于SLS技术的材料包括：尼龙粉、覆 裹尼龙的玻璃粉、聚碳酸脂粉、聚酰胺粉、 蜡粉、金属粉（成型后常须进行再烧结及渗 铜处理）、覆裹热凝树脂的细沙、覆蜡陶瓷 粉和复蜡金属粉等。 要求：容易制备成粉末；熔点低。
影响SLS成形质量的因素
4 激光扫描方式 激光的扫描方式有光栅式、矢量式以及两种 方式的混合式。 （1）光栅式扫描 光栅式扫描如同锯齿，光栅扫描的优点： ①只需快速成形机的一个轴运动，因此扫描 速度快； ②扫描算法简单，所以程序也简单，容易实 现。 所以光栅式扫描在激光扫描中用的最多。
影响SLS成形质量的因素
快速成型技术及应用
张汪年 zwn2003@
金属粉末烧结：
分为间接金属烧结和直接金属烧结。 间接烧结原理：先用金属粉末和树脂粉末混合制得 工件烧结，将其中的树脂粉末烧熔，同时得到工件 的原形，这一过程一般称RP原形，为了提高强度， 再次进行二次和三次烧结，再进行金属的溶渗，得 到金属工件。 金属直接烧结法：将金属粉末直接高温烧结，烧结 温度达到金属的熔点，得到工件过程。
RP技术经过十几年的发展，设备与材料两 方面都有了长足进步。 目前由于该技术的成本较高，加以制件的精 度、强度和耐久性还不能完全满足用户的要 求，而且原材料的性能也阻碍了RP技术的推 广普及。
激光粉末床熔融技术
激光粉末床熔融技术激光粉末床熔融技术是一种先进的三维打印技术，它利用激光束将金属粉末熔化并逐层堆积，最终形成所需的立体零件。
该技术具有高效、灵活、精确的特点，在制造业中得到广泛应用。
激光粉末床熔融技术的核心是激光熔融。
首先，将金属粉末均匀铺在制造平台上，然后使用激光束扫描金属粉末，局部加热并熔化。
激光束的功率和扫描速度可以控制，从而实现对熔化过程的精确控制。
一旦熔化完成，熔融金属会迅速凝固形成固体层，然后再次铺上金属粉末，重复上述步骤，直到整个零件打印完成。
激光粉末床熔融技术具有许多优势。
首先，它可以制造出非常复杂的几何形状，无论是内部孔隙还是外部结构。
这使得激光粉末床熔融技术在航空航天、汽车、医疗等领域中得到广泛应用，因为这些领域对零件的形状和性能要求非常高。
其次，与传统的制造方法相比，激光粉末床熔融技术的制造周期短，成本低。
这意味着企业可以更快地推出新产品，提高市场竞争力。
此外，该技术还可以减少材料的浪费，因为只有需要的粉末才会被熔化，不需要的部分可以被回收再利用。
激光粉末床熔融技术还具有一些挑战。
首先，由于激光束的能量密度较高，容易引起金属材料的热应力和变形。
因此，需要对工艺参数进行精确控制，以避免零件出现质量问题。
其次，激光粉末床熔融技术对金属粉末的选择较为苛刻，需要具有良好的流动性和熔点适中的特性。
此外，激光粉末床熔融技术对设备的要求也较高，需要激光器、粉末供给系统、熔融室等多个设备的协调工作。
尽管激光粉末床熔融技术存在一些挑战，但随着材料科学和激光技术的不断发展，这一技术的应用前景非常广阔。
目前，已经有许多企业和研究机构在激光粉末床熔融技术上取得了重要进展，并开始将其应用于实际生产中。
激光粉末床熔融技术是一种先进的制造技术，具有高效、灵活、精确的特点。
它可以制造出复杂的几何形状，满足各行各业对零件形状和性能的要求。
尽管存在一些挑战，但随着技术的不断发展，激光粉末床熔融技术将在制造业中发挥越来越重要的作用。
激光选区熔化成形ti6al4v应力演化及控制
未来，激光选区熔化成形技术将朝着提高成形效率、降低制造成本、优化零件性能 等方向发展，并有望在更多领域得到应用。
02
ti6al4v材料的特性
激光选区熔化成形ti6al4v应 力演化及控制
汇报人： 2024-01-01
目录
• 激光选区熔化成形技术简介 • ti6al4v材料的特性 • 激光选区熔化成形ti6al4v过
程中的应力演化 • 控制激光选区熔化成形
ti6al4v应力的方法 • 激光选区熔化成形ti6al4v的
应用案例
பைடு நூலகம்
01
激光选区熔化成形技术简介
激光选区熔化成形技术的原理
激光选区熔化成形技术是一种基于粉 末床的增材制造技术，利用高能激光 束对金属粉末进行逐层熔化、凝固， 实现三维零件的成形。
通过逐层堆积的方式，最终完成复杂 三维零件的成形。
激光束在粉末床上进行扫描，将粉末 熔化并形成液态金属，随后液态金属 冷却凝固形成致密的金属零件。
激光选区熔化成形技术的应用领域
01
激光选区熔化成形技术广泛应用 于航空航天、汽车、医疗等领域 ，可制造高强度、高精度、高性 能的金属零件。
02
由于其能够快速制造复杂结构零 件的能力，使得该技术在产品研 发、原型制作以及小批量生产等 领域具有显著优势。
激光选区熔化成形技术的发展现状与趋势
目前，激光选区熔化成形技术已经得到了广泛的应用和推广，技术成熟度不断提高 ，制造效率与零件性能也在持续优化。
激光熔化沉积成形原理
激光熔化沉积成形原理
激光熔化沉积成形（LMD）是一种先进的金属加工技术，其原理是使用高
能激光束将同步送入的金属粉末直接熔融，并通过逐层沉积的方式进行成型。
在LMD过程中，激光束首先将金属粉末熔化，然后通过控制激光束的移动
和粉末的送入，逐层堆积金属材料，最终形成三维零件。
每一层的厚度由激光束的扫描速度和粉末的送入量决定。
LMD技术的优点包括：
1. 高精度：由于激光束的精确控制和粉末的精确送入，可以实现高精度的加工和制造。
2. 高速度：由于采用逐层堆积的方式进行加工，成型速度较快，能够大幅度提高生产效率。
3. 可加工复杂零件：通过控制激光束的移动和粉末的送入，可以加工具有复杂形状和结构的零件。
4. 材料范围广：LMD技术可以用于加工各种金属粉末，如不锈钢、镍基合金、钛合金等。
总的来说，激光熔化沉积成形是一种高效、高精度、可加工复杂零件的金属加工技术，在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用前景。
激光熔覆设备结构
激光熔覆设备结构激光熔覆设备是一种先进的表面处理装备，广泛应用于航空航天、汽车制造、能源行业等领域。
它能够通过激光的热能，将金属粉末快速熔化并喷射到工件表面，形成一层坚固的保护层或修复层。
这种设备的结构设计非常重要，它直接影响着设备的性能和使用效果。
激光熔覆设备主要由以下几个部分组成：1. 激光源：激光源是激光熔覆设备的核心部件，它产生高能量激光束。
目前常用的激光源有光纤激光源、二氧化碳激光源等。
激光源的选择应根据熔覆材料的特性和要求来确定。
2. 光学系统：光学系统是将激光束聚焦到工件表面的关键部分。
它由凸透镜、反射镜、扫描镜等组成。
光学系统的设计要保证激光束的聚焦精度和稳定性，以确保熔覆质量。
3. 粉末供给系统：粉末供给系统是将金属粉末输送到熔覆区域的装置。
它包括粉末喷嘴、粉末供给器等。
粉末供给系统的设计要保证粉末的均匀喷射和稳定供给，以获得一致的熔覆效果。
4. 控制系统：控制系统是激光熔覆设备的大脑，负责控制设备的运行和参数设置。
它包括计算机控制器、运动控制卡等。
控制系统的设计要简单易用，操作人员能够方便地进行参数调整和设备控制。
5. 工作台：工作台是放置工件的平台，用于支撑和固定工件。
工作台的设计要考虑到工件的尺寸、形状和重量，保证工件在熔覆过程中的稳定性和精度。
6. 气体保护系统：气体保护系统用于在熔覆过程中提供保护气体，防止熔覆区域氧化和污染。
常用的保护气体有氩气、氮气等。
气体保护系统的设计要保证气体的纯净度和流量的控制。
以上是激光熔覆设备的主要结构部分，不同厂家和型号的设备可能会有所差异。
除了上述部分，还可能包括冷却系统、除尘系统、安全防护系统等。
这些附加系统的设计都是为了提高设备的稳定性和安全性。
激光熔覆设备结构的设计直接影响着设备的性能和使用效果。
一个优秀的设备结构能够提高熔覆质量、降低能耗、提高生产效率。
因此，在开发和使用激光熔覆设备时，需要充分考虑结构设计的合理性和实用性，以满足不同应用领域的需求。
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一种金属粉末熔化快速成型机新型光路控制结构，包括整体可升降控光系统、激光振镜扫描装置、激光扩束安放装置、光纤激光头安放装置。
所述激光振镜扫描装置和所述激光器之间光学连接，所述激光振镜扫描装置、所述铺粉装置、所述三缸本体和所述激光器均连接到所述控制系统。
本实用新型可以通过伺服电机精确控制激光焦平面位置，通过各类安放锁紧机构精确控制激光束的准直矫正，该结构是金属粉末熔化成形系统中关键技术，可确保成形机工作激光的高效率应用以及金属零部件的高性能制造。
1. 一种金属粉末熔化快速成型机新型光路控制结构，其特征在于，包括整体可升降控光系统、激光振镜扫描装置、激光扩束安放装置、光纤激光头安放装置以及光路水平位置检测机构。
2. 根据权利要求1所述的金属粉末熔化快速成型机新型光路控制结构，其特征在于，所述激光振镜扫描装置包括光路定位支架、导光连接装置、滑台、滑块、光路移动架、扫描振镜和垂直运动机构；
所述光路定位支架固定在成型机主体框架上，所述光路定位支架与所述导光连接装置相连；所述滑台固定在所述导光连接装置上，所述滑块上安装所述光路移动架，由所述滑块带动所述光路移动架沿所述滑台上下移动，所述光路移动架上安装所述扫描振镜；
所述驱动机构通过滚珠丝杠与所述光路移动架传动连接。
3. 根据权利要求2所述的金属粉末熔化快速成型机新型光路控制结构，其特征在于，所述驱动机构包括伺服电机和涡轮蜗杆减速器。
4、根据权利要求3所述的金属粉末熔化快速成型机新型光路控制结构，其特征在于，所述光路水平位置检测机构为激光数字水平尺。
5、根据权利要求1所述的金属粉末熔化快速成型机新型光路控制结构，其特征在于，所述光路控制结构产生数据与控制系统包括工控机和显示器连接，可实时显示控制结构位置和水平度。
新型金属粉末熔化快速成型机
技术领域
本实用新型涉及快速成型设备技术领域，尤其是涉及一种新型金属粉末熔化快速成型机。
背景技术
尽管选择性激光熔化(SLM)技术在过去十几年中飞速发展，但仍存在一些缺点和不足，如可靠性、稳定性还不能完全满足要求；加工零件的球化效应、翘曲变形及裂纹缺陷严重，需要寻找合适的解决方案；设备成本比较高，限制了SLM技术进一步的推广和应用；可制备零件的尺寸有一定限制，目前制备大尺寸零件的工艺还不成熟；工艺参数较复杂，现有的技术对SLM的作用机理研究不够深入，需要较长时间摸索。
特别是SLM技术装置的光路控制装置基本采用人为摸索控制状态，无法根据需求进行必要改变。
实用新型内容
本实用新型的目的在于设计一种金属粉末熔化快速成型机新型光路控制结构，解决上述问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种金属粉末熔化快速成型机新型光路控制结构，包括整体可升降控光系统、激光振镜扫描装置、激光扩束安放装置、光纤激光头安放装置以及光路水平位置检测机构。
所述激光振镜扫描装置包括光路定位支架、导光连接装置、滑台、滑块、光路移动架、扫描振镜和垂直运动机构；
所述光路定位支架固定在成型机主体框架上，所述光路定位支架与所述导
光连接装置相连；所述滑台固定在所述导光连接装置上，所述滑块上安装所述光路移动架，由所述滑块带动所述光路移动架沿所述滑台上下移动，所述光路移动架上安装所述扫描振镜；
所述驱动机构通过滚珠丝杠与所述光路移动架传动连接。
所述驱动机构包括伺服电机和涡轮蜗杆减速器。
所述光路水平位置检测机构为激光数字水平尺。
所述光路控制结构产生数据与控制系统包括工控机和显示器连接，可实时显示控制结构位置和水平度。
本实用新型属于快速成型设备领域，是一种可精确控制激光束焦平面和光束质量以适用各类需求的光路控制结构装置设备
本实用新型的有益效果可以总结如下：
1，本实用新型主要应用于选择性激光熔化(SLM)技术相关的激光扫描振镜加工技术，适应现代制造业快速化、个性化、柔性化发展
的需求，在航空、航天、医学、模具、武器装备等制造领域将具
有广阔的应用前景。
2，本实用新型采用伺服电机驱动结构控制振镜高度并控制激光束质量，根据所加工金属粉末的特性改变光源与工作平台的距离，并对
此进行实时检测控制，提高了零件成形制造性能。
附图说明
图3是本新型金属粉末熔化快速成型机激光振镜扫描装置示意图；
一种金属粉末熔化快速成型机新型光路控制结构，包括整体可升降控光系统、激光振镜扫描装置、激光扩束安放装置、光纤激光头安放装置以及光路
水平位置检测机构。
8.激光振镜扫描装置；15. 光路安装支架；16. 激光扩束安放装置、光纤激光头安放装置；17.滑块；18.滑台；19.伺服电机；20.蜗轮蜗杆减速器；21. 光路移动板；22.振镜；23. 光路水平位置检测机构；
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1至图5所示的一种新型金属粉末熔化快速成型机新型光路控制结构，激光振镜扫描装置8和激光器4，所述控制系统、所述激光振镜扫描装置8、所述激光振镜扫描装置8和所述激光器4之间光学连接，所述激光振镜扫描装置8连接到控制系统。
在更加优选的实施例中，所述激光振镜扫描装置包括光路安装支架15、光路连接架16、滑台18、滑块17、光路移动板21、振镜22、激光数字水平尺23和驱动机构；所述光路安装支架15固定在所述机架3上，所述光路连接架16与所述光路安装支架15相连；所述滑台18固定在所述光路连接架16上，所述滑块17上安装所述光路移动板21，由所述滑块17带动所述光路移动板21沿所述滑台18上下移动，所述光路移动板21上安装所述振镜22以及所述激光数字水平尺23；所述驱动机构通过滚珠丝杠与所述光路移动板21传动连接。
所述驱动机构包括伺服电机19和涡轮蜗杆减速器20。
在某个具体的实施例中：
一种
如图2和5所示金属粉末熔化快速成型机新型光路控制结构，包括整体可升降控光系统、激光振镜扫描装置、激光扩束安放装置、光纤激光头安放装置以及光路水平位置检测机构。
如图3所示激光振镜扫描装置，包括光路安装支架15和光路连接架16，所述光路安装支架15固定在安装基板6上，所述光路连接架16与光路安装支架15相连；还包括滑台18与滑块17，所述滑台18固定在光路连接架16上，所述滑块17上安装光路移动板21，由滑块17带动光路移动板21沿滑台18上下移动，所述光路移动板21上安装振镜22以及激光数字水平尺23，所述激光数字水平尺23用来测量振镜安装基面是否在水平面；驱动机构采用伺服电机19+涡轮蜗杆减速器20驱动滚珠丝杠进行旋转，从而实现光路移动板21的上下移动。
本金属粉末熔化快速成型机新型光路控制结构控制过程通过伺服电机19+涡轮蜗杆减速器20驱动滚珠丝杠进行旋转，移动光路移动板21的而完成。
以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本实用新型，但本领域技术人员应该明白，本实用新型并不局限于以上所述实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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图2
图3。