【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光金属增材制造
,具体涉及一种激光金属成形中熔道材质缺陷的在线检测装置,还涉及利用该装置实现激光金属成形中熔道材质缺陷的在线检测消除方法,该装置和方法适用于激光金属沉积成形工艺。
技术介绍
激光金属沉积成形(LaserMetalDepositionForming,LMDF)俗称激光金属3D打印。该技术能够在无需任何模具和工装的条件下,根据计算机三维模型,通过金属材料的激光逐层熔化沉积成形的方式,实现复杂金属零件的直接近净成形,具有制造周期短、加工余量小、材料利用率高、工艺柔性高的独特优势,为复杂金属结构件的制造提供了一条新途径。激光金属沉积成形技术是增材制造领域的研究热点之一,受到世界各国的高度重视。由于激光金属沉积成形是一个多物理场耦合的过程,成形过程中温度变化剧烈,成形零件中易出现裂纹、气泡、未熔合、夹渣等微小材质缺陷,材质缺陷的尺寸范围通常从几十微米至几百微米。金属零件中的材质缺陷一方面将可能影响零件的使用性能;另一方面,在零件服役初期即使不影响使用性能,但在交变载荷的长期作用下裂纹等微小缺陷会逐渐扩展,最终有可能引发疲劳断裂事故。特别是在航空航天领域,一旦发生重要金属部件的疲劳断裂事故,将引发灾难性的后果。目前国内外金属增材制造缺陷检测与控制技术的研究,仍主要集中在对熔池物理参数进行在线检测和反馈控制以减少零件的外形尺寸缺陷上。对于激光金属成形零件内部的微小材质缺陷, ...
【技术保护点】
一种激光金属成形中熔道材质缺陷的在线检测装置,与成形系统的控制计算机(1)相连接,其特征在于,包括四台光纤式双色测温仪(2),四台光纤式双色测温仪(2)的四个测温探头(5)分别固定在同轴送粉喷嘴(6)的左、右、前、后;四个测温探头(5)的检测瞄准点的中心分别对准成形平面上成形扫描激光光斑的左、右、前、后,且位于距离激光光斑中心一定微距处,四个测温探头(5)与同轴送粉喷嘴(6)及激光束(7)一起移动;在金属成形中,当同轴送粉喷嘴(6)与激光束(7)沿‑X、X、‑Y、Y任一个方向扫描时,位于同轴送粉喷嘴(6)扫描方向相反一侧的测温探头(5)持续检测高温熔道上距激光光斑中心一定微距处的温度,并将温度传输给控制计算机(1)。
【技术特征摘要】
1.一种激光金属成形中熔道材质缺陷的在线检测装置,与成形系统的
控制计算机(1)相连接,其特征在于,包括四台光纤式双色测温仪(2),
四台光纤式双色测温仪(2)的四个测温探头(5)分别固定在同轴送粉喷
嘴(6)的左、右、前、后;四个测温探头(5)的检测瞄准点的中心分别
对准成形平面上成形扫描激光光斑的左、右、前、后,且位于距离激光光
斑中心一定微距处,四个测温探头(5)与同轴送粉喷嘴(6)及激光束(7)
一起移动;在金属成形中,当同轴送粉喷嘴(6)与激光束(7)沿-X、X、
-Y、Y任一个方向扫描时,位于同轴送粉喷嘴(6)扫描方向相反一侧的测
温探头(5)持续检测高温熔道上距激光光斑中心一定微距处的温度,并将
温度传输给控制计算机(1)。
2.根据权利要求1所述的激光金属成形中熔道材质缺陷的在线检测装
置,其特征在于,所述四个测温探头(5)到金属成形表面的距离相等,且
均为5~10cm。
3.根据权利要求1所述的激光金属成形中熔道材质缺陷的在线检测装
置,其特征在于,所述四个测温探头(5)在成形平面上的检测瞄准点的中
心距离成形扫描激光光斑中心的微距相等,且微距的取值范围为
1.5~3.5mm。
4.根据权利要求1所述的激光金属成形中熔道材质缺陷的在线检测装
置,其特征在于,所述光纤式双色测温仪(2)的响应时间为2ms,测温探
头(5)可承受250℃的高温,测温范围为350~1300℃,测温光谱为1.52
及1.64μm,测温精度为读数的0.5%+1℃,探头(5)最小检测瞄准直径为
0.45mm,允许被检目标小于该直径。
5.一种激光金属成形中熔道材质缺陷的在线检测消除方法,其特征在
于,具体按照以下步骤实施:
步骤1,在激光金属成形开始的同时开启测温探头(5)分别固定在同
轴送粉喷嘴(6)左、右、前、后的四台光纤式双色测温仪(2),当同轴送
粉喷嘴(6)与激光束(7)沿-X、X、-Y、Y任一个方向扫描时,由位于同
轴送粉喷嘴(6)扫描方向相反一侧的测温探头(5)持续检测高温熔道上
距成形扫描激光光斑中心一定微距处的温度,并将温度传输给成形系统的
控制计算机(1);
步骤2,当控制计算机(1)根据光纤式双色测温仪(2)传来的温度数
据监测到熔道某处的温度发生异常突变时,则判定该处存在材质缺陷(4),
并计算出材质缺陷(4)的平面坐标方位,并在该条熔道扫描结束后,由控
制计算机(1)控制激光束对该熔道上的材质缺陷(4)进行激光靶向...
【专利技术属性】
技术研发人员:解瑞东,李涤尘,张安峰,
申请(专利权)人:西安理工大学,西安交通大学,渭南高新区火炬科技发展有限责任公司,
类型:发明
国别省市:陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。