金属增材制造过程中工件的局部控温方法技术

本发明专利技术公开了金属增材制造过程中工件的局部控温方法，属于金属增材制造控温技术领域。主要解决现有的控温方法中智能化不足，必须人为进行参数设定进行控温，从而导致控温不够精准。本发明专利技术通过闭环控制系统、数据采集系统、工件质量检验以及深度学习与训练系统，对控温过程以及其他变量进行控制，并将成型过程中的控温数据以及其他变量数据采集与工件质量检验结果一同传输至深度学习与训练系统进行深度学习与训练。然后形成指导文件，并将其传输至闭环控制系统从而实现对成型过程和局部控温系统的精准控制。部控温系统的精准控制。部控温系统的精准控制。

【技术实现步骤摘要】
金属增材制造过程中工件的局部控温方法


[0001]本专利技术属于金属增材制造领域，尤其涉及金属增材制造过程中工件的局部控温方法。

技术介绍

[0002]增材制造（Additive Manufacturing，AM），也叫做3D打印，是指通过相关软件建立所需工件模型，并对其进行切片分层，导出分层数据后，按照预设好的轨迹进行喷粉与激光逐层扫描，如此往复直至工件成型，由于在扫描过程中激光在极短时间内将金属粉末熔化，扫描过后成型层迅速冷却固化，所以存在很大的温度梯度，容易造成工件的开裂、空泡等缺陷的产生，现有的控温方法并不能智能的进行温度调控，必须人为设定好控温参数才可以进行控温操作，不能自适应的进行控温，导致控温效率低下；于是急需一种金属增材制造过程的高效的局部控温方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提供金属增材制造过程中工件的局部控温方法,以解决控温效率低下不能实现高效智能控温的技术问题，为解决上述技术问题，本专利技术的局部控温方法的具体技术方案如下。
[0004]1、金属增材制造过程中工件的局部控温方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、闭环控制系统对增材制造成型过程的控温系统以及其他变量的控制；步骤S2、数据采集系统通过多种传感器采集控温系统以及其他变量的数据；步骤S3、数据采集系统将采集的数据传输至深度学习与训练系统；步骤S4、对成型工件进行质量检验并把检验结果传输至深度学习与训练系统；步骤S5、深度学习与训练系统结合质量检验结果以及数据采集系统所获得的其他变量的数据和控温数据并对其进行深度学习与训练；步骤S6、深度学习与训练系统经过深度学习与训练后，将优化的控温过程以及其他变量控制过程的指导文件下发至闭环控制系统，闭环控制系统进行增材制造过程中的工件局部温度控制以及其他变量的精准控制。
[0005]进一步地，所述闭环控制系统，其特征在于，包括工作区域温度控制器、扫描速度控制器、激光控制器。
[0006]进一步地，所述工作温度控制器，包括温度传感器、加热器、排热风扇。
[0007]进一步地，所述扫描速度控制器，通过闭环控制系统对激光扫描速度进行调控。
[0008]进一步地，所述激光控制器，对激光器的输出功率进行控制。
[0009]进一步地，所述温度传感器，采用热电偶温度传感器测量工作区域温度，温度测量范围为600～1800℃。
[0010]进一步地，所述加热器，选用电阻式加热器对工作区域进行加热。
[0011]进一步地，所述控温系统，包括红外线温度传感器、冷气喷头以及激光加热器。
[0012]进一步地，所述激光加热器，安装于成型装置侧面光束聚焦于准成型区后部，对未成型区域进行扫描预热以及当所述成型层冷却过快时进行加热。
[0013]进一步地，所述冷气喷头，固定于成型激光器上喷头对准成型区，所述冷气喷头内冷却气为低温惰性气体。
[0014]进一步地，所述数据采集系统，通过多种传感器对增材制造过程的环境温度、成型层表面温度以及通过工作前输入的金属熔沸点、金属导热率以及激光强度、激光扫描速度等数据进行收集。
[0015]进一步地，所述深度学习与训练系统，通过神经网络对数据采集系统所提供的的数据以及成型工件的质量检验结果进行数据特征的提取与预训练，并形成指导文件，通过所述的闭环控制系统进行工件的局部温度控制以及其他变量的控制。
[0016]本专利技术的金属增材制造过程中工件的局部控温方法具有以下优点和有益效果：1、 通过闭环控制系统对控温参数以及增材制造过程的其余参数进行调节；2、 通过控温系统对金属增材制造过程的成型层降温以及未成型层预热；3、 通过数据采集系统的多种传感器对控温参数以及增材制造过程的其余参数进行数据采集；4、 通过深度学习与训练系统对数据采集系统获得的数据以及工件质量检验结果数据进行深度学习与优化训练，并将所形成的的指导文件下发至闭环控制系统；通过闭环控制系统、数据采集系统以及深度学习与训练系统对增材制造过程的控温参数以及其他参数进行闭环调控，并可以不断深度学习与训练优化，直至控温过程为最优方式。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的控温过程步骤流程图。
[0018]图2为本专利技术的控温装置示意图。
具体实施方式
[0019]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术金属增材制造过程中工件的局部控温方法做进一步详细的描述。
[0020]如图1所示，本专利技术提供一种技术方案，金属增材制造过程中工件的局部控温方法，控温方法包括以下步骤：步骤S1、闭环控制系统对增材制造成型过程的控温系统以及其他变量的控制；步骤S2、数据采集系统通过多种传感器采集控温系统以及其他变量的数据；步骤S3、数据采集系统将采集的数据传输至深度学习与训练系统；步骤S4、对成型工件进行质量检验并把检验结果传输至深度学习与训练系统；步骤S5、深度学习与训练系统结合质量检验结果以及数据采集系统所获得的其他变量的数据和控温数据并对其进行深度学习与训练；步骤S6、深度学习与训练系统经过深度学习与训练后，将具体的控温过程以及其他变量控制过程的指导文件下发至闭环控制系统，闭环控制系统进行成型过程中的工件局部温度控制以及其他变量的精准控制。
[0021]作为本专利技术所优选的技术方法，闭环控制系统对工作区域温度控制器、扫描速度控制器、激光控制器进行控制，并通过深度学习与训练系统下发的指导文件进行参数优化。
[0022]作为本专利技术所优选的技术方法，温度控制器包括：温度传感器、加热器、排热风扇，通过温度传感器所获得的的温度数据对加热器功率以及排热风扇进行调整。
[0023]作为本专利技术所优选的技术方法，扫描速度控制器通过闭环控制系统对激光扫描速度进行调控。
[0024]作为本专利技术所优选的技术方法，激光控制器对激光器的输出功率进行控制。
[0025]作为本专利技术所优选的技术方法，温度传感器采用热电偶温度传感器测量工作区域温度，温度测量范围为600～1800℃，可以对金属增材制造的成型区域进行温度检测。
[0026]作为本专利技术所优选的技术方法，加热器选用电阻式加热器对工作区域进行加热。
[0027]作为本专利技术所优选的技术方法，控温系统包括：红外线温度传感器、冷气喷头以及激光加热器，可以由闭环控制系统，对增材制造过程成型区域局部进行温度调控。
[0028]作为本专利技术所优选的技术方法，激光加热器安装于成型装置侧面光束聚焦于准成型区后部，对通过冷气喷头降温过的成型层进行扫描预热以及当所述成型层冷却过快时进行加热。
[0029]作为本专利技术所优选的技术方法，冷气喷头固定于成型激光器上喷头对准成型区，冷气喷头内冷却气为低温惰性气体，可以保证降温效率以及保护成型区域免受氧化。
[0030]作为本专利技术所优选的技术方法，数据采集系统通过多种传感器对成型区域的环境温度、成型层表面温度以及通过工作前输入的金属熔沸点、金属导热率、激光强度、激光扫描速度等数据进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.金属增材制造过程中工件的局部控温方法，其特征在于，包括以下步骤 ：步骤S1、闭环控制系统对增材制造成型过程的控温系统以及其他变量的控制；步骤S2、数据采集系统通过多种传感器采集控温系统以及其他变量的数据；步骤S3、数据采集系统将采集的数据传输至深度学习与训练系统；步骤S4、对成型工件进行质量检验并把检验结果传输至深度学习与训练系统；步骤S5、深度学习与训练系统结合质量检验结果以及数据采集系统所获得的其他变量的数据和控温数据并对其进行深度学习与训练；步骤S6、深度学习与训练系统经过深度学习与训练后，将优化的控温过程以及其他变量控制过程的指导文件下发至闭环控制系统，闭环控制系统进行增材制造过程中的工件局部温度控制以及其他变量的精准控制。2.根据权利要求1所述的闭环控制系统，其特征在于，包括工作区域温度控制器、扫描速度控制器、激光控制器。3.根据权利要求2所述的工作温度控制器，其特征在于，包括温度传感器、加热器、排热风扇。4.根据权利要求3所述的温度传感器，其特征在于，采用热电偶温度传感器测量工作区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹井奇，何平，孙永国，陈巨辉，于广滨，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：