多光束变光斑激光定向能量沉积工艺及分析模型

来源：机械工程学报杂志2023年第9期北京时间：

作者：黄胜, 李涤尘, 张晓宇, 崔滨, 李青宇, 张安峰

单位：1. 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 西安 710049;2. 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室 成都 610213

摘要：为了兼顾成形效率与精度,提出多光束变光斑激光定向能量沉积技术。研发了多光束变光斑激光熔覆头,该熔覆头采用3个激光输出头设计,输出的激光束在焦点处汇聚,每束激光束具有不同直径。开发了变光斑控制模块,通过控制3个激光束的不同组合,实现小光斑与多光束组合大光斑的快速变换。基于能量守恒和质量守恒原理,分析了激光、粉末和基板的交互作用,建立了多光束变光斑激光定向能量沉积工艺分析模型。经过实验证实,该分析模型能够预测不同工艺参数下的熔覆单道尺寸与粉末利用率,可为该工艺的参数优化和工艺参数选定提供参考。多光束变光斑激光定向能量沉积工艺具有响应速度快、可靠性高、激光能量利用率高等优点,为变光斑激光定向能量沉积工艺提供新的方法和相应的理论基础。

关键词：增材制造,激光定向能量沉积,多光束,变光斑,分析模型；

基金资助：陕西省重点研发计划(2018ZDXM-GY-059)和国家自然科学基金(51775417)资助项目。