增材制造用激光束振动装置的制作方法

本技术属于3d打印领域，涉及一种激光束振动装置，尤其涉及一种增材制造用激光束振动装置。

背景技术：

1、在金属3d打印过程中，往往需要通过额外的振动装置并直接作用于粉末/丝材或者熔池，从而实现对熔池的振动搅拌作用，如公开号是cn109604603a的发明申请中，公开了一种超声波辅助激光沉积增材制造方法及装置，该装置是利用超声振动头通过振动传导对所述沉积熔池施加超声振动；再例如，公开号是cn 114632944 a的发明申请中公开了一种基于多能场的异种材料增材制造方法，其中，在丝材一侧安装超声波振动装置，使丝材产生超声振动。

2、目前，通过激光振动实现熔池的振动搅拌作用的研究较为欠缺，如公开号是cn111590198a的发明申请中公开了利用高频/超高频微振动实现激光光斑动态调节的激光头，其中，特种机电模块能够带动聚焦镜超高频的微震荡，输出的光斑直径随着聚焦镜振幅的变化而实时变化，可以实现光斑形态的高响应调节，其特点是光斑中心位置不变，通过改变光斑直径即光斑大小来改善熔池状态，该方案的缺点是：光斑中心位置不变，作用点固定，对熔池的改善作用不明显。再例如，公开号是cn114535609a的发明申请中，公开了一种利用超高频振动激光束调控金属粉末熔凝过程的方法，利用两个彼此垂直安装的高频扭转振镜的相互扭转，带动激光束实现高频小振幅的任意方向的振动，从而产生超高频振动激光束，该方案的缺点是：1)需要两个扭转振镜，且两个扭转振镜垂直安装，空间布局性差；2)高频扭转机构为压电超声扭转机构或机械超声扭转机构，需要把直线运动转换成振镜的扭转运动，结构复杂，控制难度大，响应时间长，影响成形效率；3)经扭转运动后，反射的光束位置变化速度为非线性，控制难度大，且由于光路反射导致光路转角是机械转角的两倍，故也会放大误差，导致控制精度变差，从而影响振动效果。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种空间布局好、结构简单、响应快、能够实现聚焦光斑的能量抖动以及能对熔池形成高速搅拌的增材制造用激光束振动装置。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、一种增材制造用激光束振动装置，其特征在于：所述增材制造用激光束振动装置包括光路振动装置；所述光路振动装置包括反射镜以及与反射镜固定的激振器，反射镜设置在激光器的出射光路上；所述激振器带动反射镜振动。

4、上述反射镜是一组或多组。

5、上述反射镜是多组时，所述激振器的数量与反射镜的数量相对应，多组反射镜沿激光器的出射光路依次设置。

6、上述反射镜是多组时，所述反射镜包括第一反射镜以及第二反射镜；第一反射镜所在平面与第二反射镜所在平面平行；所述第一反射镜置于激光器的出射光路上；所述第二反射镜置于经第一反射镜后所形成的反射光的光路上。

7、上述反射镜是多组时，所述反射镜包括第一反射镜以及第二反射镜；第一反射镜所在平面与第二反射镜所在平面之间设置有夹角；所述第一反射镜置于激光器的出射光路上；所述第二反射镜置于经第一反射镜后所形成的反射光的光路上。

8、上述激振器的振动频率为20khz～400khz，振幅为1um～100um。

9、上述激振器是超声波激振器、电磁激振器或压电式激振器。

10、上述光路振动装置是一路或多路，所述光路振动装置是多路时，多路光路振动装置相并行。

11、上述增材制造用激光束振动装置还包括扩束镜；

12、所述扩束镜置于激光器和光路振动装置之间；

13、或者，

14、所述激光器、光路振动装置以及扩束镜沿激光器的出射光路自前而后依次设置。

15、本实用新型的优点是：

16、本实用新型提供了一种增材制造用激光束振动装置，包括光路振动装置；光路振动装置包括反射镜以及与反射镜固定的激振器，反射镜设置在激光器的出射光路上；激振器带动反射镜振动。本实用新型所提供的增材制造用激光束振动装置安装布置自由，在现有技术上升级改造难度小。通过空间布置的两个反射镜的直线往复振动，即可实现光束的全方向超高频、小振幅振动。本实用新型是直线往复运动，可以不垂直安装、无需将直线运动转换为扭转运动，因此有空间布局性好、结构简单，控制容易、响应快、误差小、精度高等优点。与传统熔池产生振动作用不同，本实用新型是粉末自身不振动，通过光束机械振动，实现聚焦光斑的能量抖动，促使熔池非接触式振动，从而对熔池形成高速搅拌，降低零件孔隙率，增加零件致密度，提高成形质量达到改善熔池状态的目的。

技术特征：

1.一种增材制造用激光束振动装置，其特征在于：所述增材制造用激光束振动装置包括光路振动装置；所述光路振动装置包括反射镜以及与反射镜固定的激振器，反射镜设置在激光器的出射光路上；所述激振器带动反射镜振动；所述反射镜是一组或多组；所述反射镜是多组时，所述激振器的数量与反射镜的数量相对应，多组反射镜沿激光器的出射光路依次设置。

2.根据权利要求1所述的增材制造用激光束振动装置，其特征在于：所述反射镜是多组时，所述反射镜包括第一反射镜以及第二反射镜；第一反射镜所在平面与第二反射镜所在平面平行；所述第一反射镜置于激光器的出射光路上；所述第二反射镜置于经第一反射镜后所形成的反射光的光路上。

3.根据权利要求1所述的增材制造用激光束振动装置，其特征在于：所述反射镜是多组时，所述反射镜包括第一反射镜以及第二反射镜；第一反射镜所在平面与第二反射镜所在平面之间设置有夹角；所述第一反射镜置于激光器的出射光路上；所述第二反射镜置于经第一反射镜后所形成的反射光的光路上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的增材制造用激光束振动装置，其特征在于：所述激振器的振动频率为20khz～400khz，振幅为1um～100um。

5.根据权利要求4所述的增材制造用激光束振动装置，其特征在于：所述激振器是超声波激振器、电磁激振器或压电式激振器。

6.根据权利要求5所述的增材制造用激光束振动装置，其特征在于：所述光路振动装置是一路或多路，所述光路振动装置是多路时，多路光路振动装置相并行。

7.根据权利要求6所述的增材制造用激光束振动装置，其特征在于：所述增材制造用激光束振动装置还包括扩束镜；

技术总结
本技术属于3D打印领域，涉及一种增材制造用激光束振动装置，包括光路振动装置；光路振动装置包括反射镜以及与反射镜固定的激振器，反射镜设置在激光器的出射光路上；激振器带动反射镜振动。本技术提供了一种空间布局好、结构简单、响应快、能够实现聚焦光斑的能量抖动以及能对熔池形成高速搅拌的增材制造用激光束振动装置。

技术研发人员：田建涛,王石开,赵晨阳
受保护的技术使用者：西安铂力特增材技术股份有限公司
技术研发日：20230704
技术公布日：2024/3/31