一种选择性激光熔化成形制品残余应力实时检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种选择性激光熔化成形制品残余应力实时检测装置，属于3D打印增材制造技术领域，提供了一种能够对制品内部残余应力进行实时检测，避免制品翘曲变形，提高成品率的选择性激光熔化成形制品残余应力实时检测装置，所采用的技术方案为成型腔上设置有激光烧结成形器和报警器，X射线应力检测装置通过位移调整机构安装在成型腔内，成型腔的侧壁设置有主控系统，激光烧结成形器、报警器和X射线应力检测装置均与主控系统相连接；X射线应力检测装置主要由X射线管、准直管和X射线探测器构成，X射线管用于发射X射线，并通过准直管照射在成形制品上，X射线探测器用于接收X射线；本实用新型专利技术广泛用于选择性激光熔化成形。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种选择性激光熔化成形制品残余应力实时检测装置，属于3D打印增材制造

技术介绍
3D打印技术是一种与传统材料加工方法相反，基于三维CAD模型数据，通过材料逐层叠加构造三维物体的技术。3D打印技术涉及CAD/CAM、机械工程、分层制造技术、激光技术、数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术等多个学科。该技术简化了制造程序，缩短了新品研制周期，降低了开发成本和风险，被认为是第三次工业革命。选择性激光熔化成形技术（SLM）是3D打印
最具发展潜力的技术之一。该技术利用高能束激光直接熔化金属粉末，可成形高性能金属零件。SLM技术的基本原理是:先在计算机上利用三维造型软件设计出零件的三维实体模型，通过专用软件对零件三维模型进行切片分层，得到各截面的轮廓数据，随后将处理完的数据导入成形设备。激光束开始扫描前，铺粉装置首先把金属粉末平铺到成形缸的基板上，激光束再按当前层的填充轮廓线选区熔化成形基板上的金属粉末。加工完当前层后，成形缸下降一个层厚的距离，粉料缸上升一定距离，铺粉装置在已加工好的当前层上铺好金属粉末，设备调入下一层轮廓的数据进行加工，如此层层加工，直到整个零件加工完毕。整个加工过程在通有惰性气体保护的成形腔中进行，以避免金属在高温下与其他气体发生反应。SLM成形过程中，由于金属粉末在激光熔化后冷却速率较快，制品内部冷却不均，易产生残余应力，引起制品翘曲变形，从而影响制品质量，甚至成形失败。目前难以监测和控制SLM成形过程中制品内部残余应力的分布及大小，无法避免由于残余应力引起的制品翘曲变形，在一定程度上影响了SLM技术的发展。技术内容为解决现有技术存在的技术问题，本技术提供了一种能够对制品内部残余应力进行实时检测，避免制品翘曲变形，提高成品率的选择性激光熔化成形制品残余应力实时检测装置。为实现上述目的，本技术所采用的技术方案为一种选择性激光熔化成形制品残余应力实时检测装置，包括：成型腔，所述成型腔上设置有激光烧结成形器和报警器，X射线应力检测装置通过位移调整机构安装在成型腔内，且位于成形制品的上方，所述成型腔的侧壁设置有主控系统，所述激光烧结成形器、报警器和X射线应力检测装置均与主控系统相连接；所述X射线应力检测装置主要由X射线管、准直管和X射线探测器构成，所述X射线管用于发射X射线，并通过准直管照射在成形制品上，X射线探测器用于接收X射线。优选的，所述位移调整机构包括液压升降支柱、水平运动装置和旋转运动装置，所述液压升降支柱安装在成型腔的内部两侧，所述水平运动装置安装在液压升降支柱上，旋转运动装置安装在水平运动装置上，X射线应力检测装置安装在旋转运动装置上，所述X射线应力检测装置上安装有红外测距装置，所述红外测距装置与主控系统相连接。优选的，所述水平运动装置主要由第一滑轨、支座、第一滑块、前后丝杠、左右丝杠、前后驱动电机和左右驱动电机构成，所述第一滑轨安装在液压升降支柱的顶部，所述第一滑轨的两端安装有支座，所述支座之间设置有前后丝杠，所述第一滑块的底部安装在第一滑轨上，且顶部通过丝母安装在前后丝杠上，所述前后丝杠的端部安装前后驱动电机，所述第一滑块之间设置有左右丝杠和第二滑轨，所述旋转运动装置中的第二滑块滑动安装在第二滑轨上，且通过丝母安装在左右丝杠上，所述左右丝杠的端部设置有左右驱动电机，所述前后驱动电机和左右驱动电机均与主控系统相连接。优选的，所述旋转运动装置主要由第二滑块、吊柱、吊架、横杆、水平转动齿轮组、竖直转动齿轮组、水平转动电机和竖直转动电机构成，所述第二滑块的底部设置有吊柱，所述吊柱上转动安装有吊架，所述水平转动齿轮组安装在第二滑块顶部，且与吊柱相连接，水平转动齿轮组与水平转动电机相连接，所述吊架上转动安装有横杆，所述吊架的侧壁上设置有竖直转动齿轮组，且与横杆相连接，所述竖直转动齿轮组与竖直转动电机相连接，所述X射线应力检测装置安装在横杆上，所述水平转动电机和竖直转动电机均与主控系统相连接。与现有技术相比，本技术具有以下技术效果：本技术在SLM成形时，该装置能够对制品内部残余应力进行实时检测。当制品内残余应力达到一定数值时，通过报警装置提醒操作者调整成形参数，从而减小或消除制品内部残余应力，避免制品翘曲变形，提高成品率及制品组织性能。该装置对SLM成形技术的发展具有重要意义。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术中X射线应力检测装置的结构示意图。具体实施方式为了使本技术所要解决的技术问题、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，对本技术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技术，并不用于限定本技术。如图1、图2所示，一种选择性激光熔化成形制品残余应力实时检测装置，包括：成型腔1，成型腔1上设置有激光烧结成形器13和报警器14，X射线应力检测装置23通过位移调整机构安装在成型腔1内，且位于成形制品26的上方，成型腔1的侧壁设置有主控系统19，激光烧结成形器13、报警器14和X射线应力检测装置23均与主控系统19相连接；X射线应力检测装置23主要由X射线管24、准直管25和X射线探测器27构成，X射线管24用于发射X射线，并通过准直管照射在成形制品26上，X射线探测器27用于接收X射线。X射线从X射线管24产生，经过准直管25截取一束合适的光束照射到制品26表面，通过X射线探测器27探测衍射峰，测定衍射角，然后根据衍射角计算制品残余应力。其中，位移调整机构包括液压升降支柱2、水平运动装置和旋转运动装置，液压升降支柱2安装在成型腔1的内部两侧，水平运动装置安装在液压升降支柱2上，旋转运动装置安装在水平运动装置上，X射线应力检测装置23安装在旋转运动装置上，X射线应力检测装置23上安装有红外测距装置16，红外测距装置16与主控系统19相连接。水平运动装置主要由第一滑轨3、支座15、第一滑块6、前后丝杠7、左右丝杠8、前后驱动电机4和左右驱动电机5构成，第一滑轨3安装在液压升降支柱2的顶部，第一滑轨3的两端安装有支座15，支座15之间设置有前后丝杠7，第一滑块6的底部安装在第一滑轨3上，且顶部通过丝母安装在前后丝杠7上，前后丝杠7的端部安装前后驱动电机4，第一滑块6之间设置有左右丝杠8和第二滑轨17，旋转运动装置中的第二滑块10滑动安装在第二滑轨17上，且通过丝母安装在左右丝杠8上，左右丝杠8的端部设置有左右驱动电机5，前后驱动电机4和左右驱动电机5均与主控系统19相连接。前后驱动电机4转动，通过前后丝杠7驱动第一滑块6及安装在滑块上的装置进行前后移动；左右驱动电机5转动，通过左右丝杠驱动第二滑块10安装在滑块上的装置进行左右移动。旋转运动装置主要由第二滑块10、吊柱20、吊架22、横杆9、水平转动齿轮组11、竖直转动齿轮组21、水平转动电机12和竖直转动电机18构成，第二滑块10的底部设置有吊柱20，吊柱20上转动安装有吊架22，水平转动齿轮组11安装在第二滑块10顶部，且与吊柱20相连接，水平转动齿轮组11与水平转动电机12相连接，吊架22上转动安装有横杆9，吊架22的侧壁上设置有竖直转动齿轮组21，且与横杆9相连接，竖直转动齿轮组21与竖直转动电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种选择性激光熔化成形制品残余应力实时检测装置，包括：成型腔，其特征在于：所述成型腔上设置有激光烧结成形器和报警器，X射线应力检测装置通过位移调整机构安装在成型腔内，且位于成形制品的上方，所述成型腔的侧壁设置有主控系统，所述激光烧结成形器、报警器和X射线应力检测装置均与主控系统相连接；所述X射线应力检测装置主要由X射线管、准直管和X射线探测器构成，所述X射线管用于发射X射线，并通过准直管照射在成形制品上，X射线探测器用于接收X射线。

【技术特征摘要】
1.一种选择性激光熔化成形制品残余应力实时检测装置，包括：成型腔，其特征在于：所述成型腔上设置有激光烧结成形器和报警器，X射线应力检测装置通过位移调整机构安装在成型腔内，且位于成形制品的上方，所述成型腔的侧壁设置有主控系统，所述激光烧结成形器、报警器和X射线应力检测装置均与主控系统相连接；所述X射线应力检测装置主要由X射线管、准直管和X射线探测器构成，所述X射线管用于发射X射线，并通过准直管照射在成形制品上，X射线探测器用于接收X射线。2.根据权利要求1所述的一种选择性激光熔化成形制品残余应力实时检测装置，其特征在于：所述位移调整机构包括液压升降支柱、水平运动装置和旋转运动装置，所述液压升降支柱安装在成型腔的内部两侧，所述水平运动装置安装在液压升降支柱上，旋转运动装置安装在水平运动装置上，X射线应力检测装置安装在旋转运动装置上，所述X射线应力检测装置上安装有红外测距装置，所述红外测距装置与主控系统相连接。3.根据权利要求2所述的一种选择性激光熔化成形制品残余应力实时检测装置，其特征在于：所述水平运动装置主要由第一滑轨、支座、第一滑块、前后丝杠、左右丝杠、前后驱动电...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵占勇，白培康，王建宏，刘斌，李玉新，韩冰，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：新型
国别省市：山西;14