本发明专利技术公开了一种纤维复合材料增材制造设备激光性能综合测试平台，包括光学隔振台、机械臂、原位增材制造设备、温度场检测系统和激光光束质量分析模块；原位增材制造设备包括悬挂基板以及固定在悬挂基板板面上的料盘、固定导向轮、氮气吹送设备、可调节带导向压辊总成以及角度可调的激光器，悬挂基板的上端通过法兰盘与机械臂末端固定；料盘和固定导向轮活动固定在悬挂基板上；可调节带导向压辊总成通过滑台气缸固定在悬挂基板上；激光器通过精密光学转台与设置在悬挂基板上的二维运动平台固定。利用本发明专利技术，可以实现连续纤维增强复合材料增材制造过程中激光参数测定、不同参数下成型件增材制造及温度场检测的多功能综合制造测试。造测试。造测试。
【技术实现步骤摘要】
一种纤维复合材料增材制造设备激光性能综合测试平台
[0001]本专利技术涉及高性能连续纤维增强树脂
，尤其是涉及一种纤维复合材料增材制造设备激光性能综合测试平台。
技术介绍
[0002]随着科学技术的不断发展，对材料的要求愈发严苛，诸多传统材料已经难以满足高强度、高模量、高韧性的要求，而具有高比强度、比刚度、比模量、耐腐蚀及疲劳且材料性能可设计的高性能连续纤维增强树脂基复合材料恰恰能填补此空缺。
[0003]近年来，原位增材制造技术的引入替代了传统手工成型方式给连续纤维增强树脂基复合材料带来了新一轮的制造技术升级，大大提高了生产效率、制造精度以及成型件质量的均匀性。
[0004]针对高性能连续纤维增强树脂基复合材料中树脂的固化行为不同可将其制造工艺分为热固性复合材料增材制造技术和热塑性原位增材技术，热塑性复合材料原位增材制造技术以其原位固化、生产成本低，成型件易于储存、可回收等特点获得更广泛的关注，然而成型件的力学性能相比热固性增材制造技术较低。
[0005]针对上述两种制造技术尤其是热塑性材料原位增材制造技术，热源的位置和加热性能及成型过程的温度场分布是决定最终成型件性能的核心因素。
[0006]在现有的制造设备中，热源大多数采用高温气体、红外热源、激光热源等，高温气体一般采用化学性子不活泼的氮气，其能量利用率低及温度不可控，红外热源主要包括卤素加热管及石英红外加热器，其加热温度相对较低且加热时间较长，激光热源以其能量转化率高且温度可控的优点获得广泛关注研究。
[0007]如公开号为CN106536093A的中国专利文献公开了一种增材制造系统，所述增材制造系统包括：工作台；供给材料分配装置，所述供给材料分配装置经构造以输送供给材料层覆盖所述工作台；激光源，所述激光源经构造以产生激光束；控制器，所述控制器经构造以引导所述激光束在储存于电脑可读取介质中的数据所规定的位置处熔融所述供给材料；气源，所述气源经构造以供应气体；以及喷嘴，所述喷嘴经构造以加速及引导所述气体至与所述激光束实质相同的位置。
[0008]由于激光参数的复杂性，缺乏一种能够集成激光参数检测、激光角度及位置大范围变化、成型件原位制造及制造过程温度场检测的综合制造测试平台。
技术实现思路
[0009]本专利技术提供了一种纤维复合材料增材制造设备激光性能综合测试平台，可以实现连续纤维增强复合材料增材制造过程中激光参数测定、不同参数下成型件增材制造及增材制造过程中温度场检测的多功能综合制造测试。
[0010]一种纤维复合材料增材制造设备激光性能综合测试平台，包括光学隔振台、机械臂以及固定在机械臂末端的拥有激光角度大幅度变化功能的原位增材制造设备；所述光学
隔振台的表面固定有温度场检测系统和激光光束质量分析模块；
[0011]所述的原位增材制造设备包括悬挂基板以及固定在悬挂基板板面上的料盘、固定导向轮、氮气吹送设备、可调节带导向压辊总成以及角度可调的激光器，所述悬挂基板的上端通过法兰盘与机械臂末端固定；
[0012]所述的料盘和固定导向轮分别通过料盘轴和固定导向轮轴活动固定在悬挂基板上；所述的氮气吹送设备上设有进气嘴和送气管；所述的可调节带导向压辊总成通过滑台气缸固定在悬挂基板上，所述的滑台气缸用于控制可调节带导向压辊总成上下运动；所述的激光器通过精密光学转台与设置在悬挂基板上的二维运动平台固定，所述的二维运动平台用于驱动激光器水平和竖直方向的运动。
[0013]本专利技术将拥有激光角度大幅度变化功能且带保护气吹拂的原位增材制造设备、温度场检测系统和激光光束质量分析模块集成到光学隔振台上，结合机械臂的大范围移动空间，可以实现连续纤维增强复合材料增材制造过程中激光参数测定、不同参数下成型件增材制造及增材制造过程中温度场检测的多功能综合制造测试。
[0014]进一步地，所述的可调节带导向压辊总成包括与滑台气缸固定的顶端连接板、对称设置在顶端连接板下端的两个侧面安装导向板、通过压辊轴和配套的压辊紧固螺母可拆卸固定在两个侧面安装导向板之间的压辊、通过螺杆和配套的紧固螺母可拆卸固定在两个侧面安装导向板之间的可调导向轮。
[0015]进一步地，两个侧面安装导向板上均设有竖向的安装槽，所述的螺杆两端分别穿过两个安装槽后与两个侧面安装导向板通过紧固螺母可拆卸固定。
[0016]进一步地，所述的二维运动平台包括带水平滑块的水平导轨以及带竖直滑块的竖直导轨；所述的水平导轨通过水平导轨安装板固定在悬挂基板的板面上，所述的竖直导轨通过导轨连接板固定在水平滑块上；
[0017]所述的精密光学转台固定在竖直滑块上，所述的精密光学转台上固定有激光器高度补偿块，所述的激光器通过激光器连接板固定在激光器高度补偿块上。
[0018]进一步地，所述的水平导轨安装板的一端固定有导轨高度补偿板，所述的导轨高度补偿板与悬挂基板之间通过加固肋板固定。
[0019]进一步地，所述的悬挂基板在靠近上部的两个板面上分别固定有轴承座总成和磁粉制动器安装板；
[0020]所述的料盘轴与轴承座总成同心过盈配合，所述的料盘同轴安装在料盘轴上，通过键连接实现同步旋转；所述的磁粉制动器安装板上固定有磁粉制动器，所述磁粉制动器与料盘轴同轴安装，通过键连接实现同步旋转。
[0021]进一步地，所述的温度场检测系统包括热成像测温仪、可调温预热板、设置在可调温预热板下端面的石棉层以及设置在可调温预热板上端面的预制层压板；所述的热成像测温仪通过手动转台固定在光学隔振台的台面上；所述的可调预热板内设有加热极和测温热电偶，所述的测温热电偶与可调温预热板通过螺纹连接。
[0022]进一步地，所述的预制层压板由4层层压板组成，层与层之间均包埋热电偶，在层压板宽度方向以可调节带导向压辊总成上的压辊中心为轴线对称分布3列热电偶，每列热电偶为8个，叠加起来获得3
×3×
8的热电偶阵列，用于测量增材制造过程中内部的各方向温度分布。
[0023]进一步地，所述的光学隔振台的台面为蜂窝台面；所述的可调温预热板的通过定位块和固定螺丝与蜂窝台面进行定位固定。
[0024]进一步地，所述的激光光束质量分析模块包括激光衰减装置和光束质量分析仪，所述的激光衰减装置和光束质量分析仪分别通过可调节高度的高度调节杆和安装杆固定在光学隔振台的台面上。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]1、将激光性能检测与激光原位增材制造模块集成在一起，结合机械臂的大范围移动能力和光学隔振台优良的隔振性能及刚性，实现了一种即检测即加工的综合测试加工平台，避免了先将激光单独拿到光学平台测试调整然后再重新安装的麻烦。
[0027]2、可以在加工过程中通过内置热电偶阵列的预制层压板和热成像测温仪对加工过程表面和内部的温度场分布和热历史进行完整的记录与分析。
[0028]3、可以实现多角度大范围激光热源光斑形状及大小、光斑能量分布的检测以及对应参数下的增材制造工作。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种纤维复合材料增材制造设备激光性能综合测试平台，其特征在于，包括光学隔振台、机械臂以及固定在机械臂末端的拥有激光角度大幅度变化功能的原位增材制造设备；所述光学隔振台的表面固定有温度场检测系统和激光光束质量分析模块；所述的原位增材制造设备包括悬挂基板以及固定在悬挂基板板面上的料盘、固定导向轮、氮气吹送设备、可调节带导向压辊总成以及角度可调的激光器，所述悬挂基板的上端通过法兰盘与机械臂末端固定；所述的料盘和固定导向轮分别通过料盘轴和固定导向轮轴活动固定在悬挂基板上；所述的氮气吹送设备上设有进气嘴和送气管；所述的可调节带导向压辊总成通过滑台气缸固定在悬挂基板上，所述的滑台气缸用于控制可调节带导向压辊总成上下运动；所述的激光器通过精密光学转台与设置在悬挂基板上的二维运动平台固定，所述的二维运动平台用于驱动激光器水平和竖直方向的运动。2.根据权利要求1所述的纤维复合材料增材制造设备激光性能综合测试平台，其特征在于，所述的可调节带导向压辊总成包括与滑台气缸固定的顶端连接板、对称设置在顶端连接板下端的两个侧面安装导向板、通过压辊轴和配套的压辊紧固螺母可拆卸固定在两个侧面安装导向板之间的压辊、通过螺杆和配套的紧固螺母可拆卸固定在两个侧面安装导向板之间的可调导向轮。3.根据权利要求2所述的纤维复合材料增材制造设备激光性能综合测试平台，其特征在于，两个侧面安装导向板上均设有竖向的安装槽，所述的螺杆两端分别穿过两个安装槽后与两个侧面安装导向板通过紧固螺母可拆卸固定。4.根据权利要求1所述的纤维复合材料增材制造设备激光性能综合测试平台，其特征在于，所述的二维运动平台包括带水平滑块的水平导轨以及带竖直滑块的竖直导轨；所述的水平导轨通过水平导轨安装板固定在悬挂基板的板面上，所述的竖直导轨通过导轨连接板固定在水平滑块上；所述的精密光学转台固定在竖直滑块上，所述的精密光学转台上固定有激光器高度补偿块，所述的激光器通过激光器连接板固定在激光器高度补偿块上。5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚鑫骅，纪毓杨，傅建中，栾丛丛，洪林，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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