一种适用于铺粉式增材制造的质量无损在线检测装备及方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于铺粉式增材制造的质量无损在线检测装备和方法，属于无损检测领域，该装备的成形组件设有铺粉质量检测模块、成分检测模块、缺陷检测模块、变形检测模块、应力检测模块和尺寸精度检测模块。各模块之间即可单一工作，又可同时工作，使用灵活度较高。利用该装备对铺粉式增材制造成形过程中铺粉质量、零件的成分、缺陷、变形、应力和尺寸精度进行全方位一体化的检测，可为不同材料、尺寸、形状和结构金属零件成形过程提供有力保障，从而高效、一次性地制造质量优良的金属零件，可在一定程度上提高成品率，减少经济损失。本发明专利技术可广泛应用于利用激光、电子束、等离子体等热源的各类铺粉式增材制造中。

A kind of non destructive on-line inspection equipment and method suitable for powder laying manufacturing

The invention discloses a suitable powder type increase quality manufacturing nondestructive testing equipment and method, belonging to the field of nondestructive testing, forming components of the equipment with the powder quality detection module, component detection module, defect detection module, deformation detection module, stress detection module and precision detection module. Each module can work single, work at the same time and use more flexibility. The powder type powder forming process, increasing material manufacturing quality, parts of the composition, defects, deformation, testing should be carried out all-round integration of forces and precision of the equipment, for different materials, size, shape and structure of metal parts forming process and provide a powerful guarantee, from the efficient, once the manufacturing quality of metal parts good, the rate of finished products is improved to a certain extent, reduce economic losses. The invention can be widely used in all kinds of powder laying manufacturing with laser, electron beam, plasma and other heat sources.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于铺粉式增材制造的质量无损在线检测装备及方法
本专利技术属于无损在线检测领域，具体为一种适用于铺粉式增材制造过程中铺粉质量，以及零件的成分、缺陷、变形、应力、尺寸精度的无损在线检测方法及装备。
技术介绍
铺粉式增材制造是一种基于粉末床铺设的先进制造技术，它基于“离散-堆积”原则，以高能束(激光束、电子束、等离子束等)为热源，对逐层铺置的金属、非金属或复合材料粉末层进行选择性熔化或烧结，最终形成零件。由于无需模具、不受零件复杂程度限制、一次净成形等优点，被广泛应用于航天、航空、医疗等重要领域。简单来说，铺粉式增材制造分为两个过程：铺粉过程和熔化/烧结过程。在铺粉过程中，由于粉末的流动性差异以及设备精度和稳定性差异，常会导致粉末堆积、未铺上粉等问题；成形过程中，高能束对每一层粉末进行选择性熔化或烧结的速度快，形成的熔池尺寸小，伴随复杂的冶金过程，可能会造成元素烧损、冶金缺陷(气孔、夹杂、未熔粉末)等问题；已成形区域将经历反复加热—冷却的热循环，导致零件温度场变化即快又复杂，进而会使零件内部存在较大的内应力，使成形零件存在较大的变形和开裂风险。这些加工过程中存在的问题将会导致零件质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于铺粉式增材制造的质量无损在线检测装置，其特征在于，该质量无损在线检测装置整体设置在铺粉式增材制造装备的成形腔上方，用于进行铺粉质量检测、成分检测、缺陷检测、变形检测、应力检测和尺寸精度检测；该装置包括铺粉质量检测模块(2)、成分检测模块(3)、缺陷检测模块(4)、变形检测模块(5)，应力检测模块(6)、尺寸精度检测模块(7)和中央处理单元(1)，铺粉质量检测模块(2)、成分检测模块(3)、缺陷检测模块(4)、变形检测模块(5)，应力检测模块(6)和尺寸精度检测模块(7)均与中央处理单元(1)信号连接；中央处理单元(1)用于接收六个模块的采集数据并对采集的数据进行分析处理，分析处理获得...

【技术特征摘要】
1.一种适用于铺粉式增材制造的质量无损在线检测装置，其特征在于，该质量无损在线检测装置整体设置在铺粉式增材制造装备的成形腔上方，用于进行铺粉质量检测、成分检测、缺陷检测、变形检测、应力检测和尺寸精度检测；该装置包括铺粉质量检测模块(2)、成分检测模块(3)、缺陷检测模块(4)、变形检测模块(5)，应力检测模块(6)、尺寸精度检测模块(7)和中央处理单元(1)，铺粉质量检测模块(2)、成分检测模块(3)、缺陷检测模块(4)、变形检测模块(5)，应力检测模块(6)和尺寸精度检测模块(7)均与中央处理单元(1)信号连接；中央处理单元(1)用于接收六个模块的采集数据并对采集的数据进行分析处理，分析处理获得的数据用于判断是否需要继续下一层的铺粉加工。2.如权利要求1所述的一种适用于铺粉式增材制造的质量无损在线检测装置，其特征在于，铺粉质量检测模块(2)中使用的探头选自高分辨相机、高速相机、配置聚焦镜头的工业相机；成分检测模块(3)中使用的探头选自激光诱导击穿光谱探头、激光诱导等离子体光谱探头和红外光谱探头；缺陷检测模块(4)使用的探头选自高速摄像探头、红外测温探头、X射线探头、红外热像仪探头、激光干涉仪、超声探头、红外传感器探头；变形检测模块(5)中使用的探头选自超声探头、三维光学变形仪、激光-超声探头；应力检测模块(6)中使用的探头选自X射线应力检测探头、超声探头；尺寸精度检测模块(7)中使用的探头选自激光测距仪探头、CCD尺寸探头、尺寸视觉传感探头。3.如权利要求2所述的一种适用于铺粉式增材制造的质量无损在线检测装置，其特征在于，铺粉质量检测模块(2)、成分检测模块(3)、缺陷检测模块(4)、变形检测模块(5)，应力检测模块(6)和尺寸精度检测模块(7)均由至少一个探头构成，以能适应待加工零件的形状而进行全方位检测。4.如权利要求1或2所述的一种适用于铺粉式增材制造的质量无损在线检测装置，其特征在于，铺粉质量检测模块(2)、成分检测模块(3)、缺陷检测模块(4)、变形检测模块(5)，应力检测模块(6)和尺寸精度检测模块(7)中至少一个模块包括多个探头，多个探头呈方阵式排列、矩形排列或者呈圆形排列，以适应不同形状或者尺寸零件的成形要求。5.如权利要求3所述的一种适用于铺粉式增材制造的质量无损在线检测装置，其特征在于，铺粉质量检测模块(2)、成分检测模块(3)、缺陷检测模块(4)、变形检测模块(5)，应力检测模块(6)和尺寸精度检测模块(7)位于铺粉式增材制造装备的成形腔(9)顶端，铺粉式增材制造装备还包括高能束发生及控制模块(8)，所有检测模块与高能束发生及控制模块(8)保持同轴位置，或者旁轴位置。6.如权利要求4所述的一种适用于铺粉式增材制造的质量无损在线检测装置，其特征在于，各种探头或各种检测模块安装在由X向丝杠(29)和Y向丝杆(30)构成的移动平台上，移动平台安装于成形腔(9)顶部，工作时，通过控制X、Y丝杠移动从而移动各类探头或者各种模块，以使其覆盖整个加工平面。7.如权利要求4所述的一种适用于铺粉式...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽敏，杨慧慧，杨晶晶，黄文普，靖冠乙，曾晓雁，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42