电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集装置和方法，包括设置在电子束增材制造设备的真空室内的接收组件和真空室外的信号处理系统。接收组件由2个支架即给料支架和收料支架、2个水平滚轴即给料水平轴和收料水平轴、2个卷筒即给料卷筒和收料卷筒、金属膜、卷料电机和束流接收金属板组成。当电子束增材制造设备发出的电子束击穿工作段金属膜后照射到束流接收金属板，照射到束流接收金属板上的电子形成电流信号导入至信号处理系统。本发明专利技术使用金属膜作为电子束流截断材料，通过收集电子束击穿的金属膜的时间得到电子束增材制造设备的聚焦电流特征参数，具有结构简易，适用收集范围可调和操作简单的特点。

Electron beam additive manufacturing equipment focusing current characteristic parameter collection device and method

【技术实现步骤摘要】
电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集装置和方法
本专利技术涉及增材制造
，具体涉及一种电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集装置和方法。
技术介绍
近年来，增材制造技术得到了长足的进步，被广泛的应用与航空航天，生物医疗等领域。随着应用领域的高端化，各行业对增材制造成型产品的要求越来越高，这也对电子束增材制造设备提出了更高的工艺要求。电子束型电子束增材制造设备具有能量吸收率高，污染小，材料利用率高的特点，因此被广泛的应用在工业生产中。利用单电子枪电子束增材制造设备成型大尺寸的零件需增大电子束的偏转角度以扩大电子束的扫描范围，但增加偏转角度又会使得电子束发生散焦现象影响金属粉末的融化效果，进而影响零件成型精度，因此需要收集工作平面内的聚焦电流特征参数，以对电子束增材制造设备工作时的聚焦电流进行修正。传统电子束增材制造设备的聚焦电流特征参数收集方法是通过观察电子束束斑亮度来判断电子束焦点是否落特征参数点上，从而得到聚焦电流特征参数的。然而，由于这种聚焦电流特征参数收集方法需要通过人眼主观观测，因而具有强烈的主观性。...

【技术保护点】
1.电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集装置，其特征是，包括设置在电子束增材制造设备的真空室内的接收组件和设置在电子束增材制造设备的真空室外的信号处理系统；/n接收组件由2个支架即给料支架(1)和收料支架(2)、2个水平滚轴即给料水平轴(3)和收料水平轴(4)、2个卷筒即给料卷筒(5)和收料卷筒(6)、金属膜(7)、卷料电机(8)和束流接收金属板(9)组成；给料支架(1)和收料支架(2)相对设置，且两者之间存在一定距离；给料卷筒(5)和给料水平轴(3)安装在给料支架(1)上，且给料水平轴(3)位于给料卷筒(5)的正上方；收料卷筒(6)和收料水平轴(4)安装在收料支架(2)上，且收料水平轴(4...

【技术特征摘要】
1.电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集装置，其特征是，包括设置在电子束增材制造设备的真空室内的接收组件和设置在电子束增材制造设备的真空室外的信号处理系统；
接收组件由2个支架即给料支架(1)和收料支架(2)、2个水平滚轴即给料水平轴(3)和收料水平轴(4)、2个卷筒即给料卷筒(5)和收料卷筒(6)、金属膜(7)、卷料电机(8)和束流接收金属板(9)组成；给料支架(1)和收料支架(2)相对设置，且两者之间存在一定距离；给料卷筒(5)和给料水平轴(3)安装在给料支架(1)上，且给料水平轴(3)位于给料卷筒(5)的正上方；收料卷筒(6)和收料水平轴(4)安装在收料支架(2)上，且收料水平轴(4)位于电机的正上方；给料卷筒(5)、收料卷筒(6)、给料水平轴(3)和收料水平轴(4)这四者的中轴线相互平行；给料水平轴(3)和收料水平轴(4)的中轴线处于同一水平高度上；金属膜(7)的一端固定在给料卷筒(5)上，金属膜(7)的另一端依次经由给料水平轴(3)和收料水平轴(4)固定在收料卷筒(6)上；给料水平轴(3)和收料水平轴(4)之间的金属膜(7)即工作段铜模保持水平状态，且工作段金属膜(7)的上表面与电子束增材制造设备工作平台的工作平面重合；工作段金属膜(7)的覆盖区域为电子束增材制造设备的电子束扫描工作区；卷料电机(8)的输出轴与收料卷筒(6)相连，当卷料电机(8)带动收料卷筒(6)转动时，卷缠在给料卷筒(5)上的铜模经过给料水平轴(3)和收料水平轴(4)后，卷缠在收料卷筒(6)上；束流接收金属板(9)由可导电的金属构成，并放置在工作段金属膜(7)的正下方；束流接收金属板(9)与电子束增材制造设备的真空室的内壁电气隔离；束流接收金属板(9)通过导线与信号处理系统连接，当电子束增材制造设备发出的电子束击穿工作段金属膜(7)后照射到束流接收金属板(9)，照射到束流接收金属板(9)上的电子形成电流信号导入至信号处理系统。


2.根据权利要求1所述的电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集装置，其特征是，束流接收金属板(9)的底部设有绝缘垫片(10)。


3.根据权利要求1所述的电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集装置，其特征是，给料水平轴(3)和收料水平轴(4)的形状和尺寸完全相同。


4.根据权利要求3所述的电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集装置，其特征是，给料卷筒(5)和收料卷筒(6)的中轴线处于同一水平高度上。


5.根据权利要求1所述的电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集装置，其特征是，金属膜(7)的整体厚度一致。


6.利用权利要求1所述装置所实现的电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集方法，其特征是，包括步骤如下：
步骤1、保持电子束增材制造设备的偏转电流始终为(0,0)，通过肉眼观察确定的工作平台的工作平面上电子束斑最小时所对应的聚焦电流If0′，并在该聚焦电流If0′的基础上，通过步进增大和减小电子束增材制造设备的聚焦电流，并利用电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集装置进行多次铜模击穿实验，得到各个聚焦电流与对应击穿时间的拟合曲线，该拟合曲线的谷值对应的聚焦电流即为偏转电流为(0,0)下的最佳聚焦电流If0；
步骤2、计算电子束增材制造设备各个特征参数点所对应的偏转电流(Ipxi,Ipyi)，使得电子束增材制造设备在各个偏转电流的控制下，其电子束的焦点能够落在工作平台的工作平面上对应的特征参数点上；
步骤3、对于每个特征参数点所对应的电子束增材制造设备的偏转电流(Ipxi,Ipyi)，保持电子束增材制造设备的偏转电流始终为(Ipxi,Ipyi)，并在步骤1所得的偏转电流为(0,0)下的最佳聚焦电流If0的基础上，通过步进减小电子束增材制造设备的聚焦电流，并利用电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集装置进行多次铜模击穿实验，得到各个聚焦电流与对应击穿时间的拟合曲线，该拟合曲线的谷值对应的聚焦电流即为偏转电流(Ipxi,Ipyi)下的最佳聚焦电流Ifi；
上述i＝,1,2,…,I，I为偏转电流的采样点数。


7.根据权利要求6所述的电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集方法，其特征是，步骤1的具体过程如下：
步骤1.1、先启动电子束增材制造设备；再通过肉眼观察电子束增材制造设备的工作平台的工作平面上的电子束斑的大小，并记录电子束斑最小时所对应的聚焦电流If0′；后停止电子束增材制造设备；
步骤1.2、撤走工作平台，并将电子束增材制造设备聚焦电流特征参数收集装置的接收组件和信号处理系统分别设置在电子束增材制造设备的真空室内和真空室外，并利用导线将接收组件和信号处理系统连接；同时保证工作段金属膜(7)的上表面与电子束增材制造设备的工作平台的工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦寿祺，李曌，张彤，王斌，王红，李震，杜帅祥，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45