[發(fā)明專利]高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同步測(cè)量裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610076423.0
• 申請(qǐng)日: 2016-02-03
• 公開（公告）號(hào): CN105716655B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林鑫;鄭宇翔;馬良;譚華;楊海歐;黃衛(wèi)東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所61214
• 代理人: 羅笛

1.一種高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同步測(cè)量裝置，其特征在于：包括工作平臺(tái)及安裝在所述工作平臺(tái)上的變形測(cè)量系統(tǒng)和溫度測(cè)量系統(tǒng)；

所述工作平臺(tái)包括工作臺(tái)(11)，工作臺(tái)(11)表面均勻分布有螺紋孔(24)，工作臺(tái)(11)通過緊固螺釘(19)連接有兩個(gè)支架(21)，其中一個(gè)所述支架(21)上表面通過緊固螺釘(19)連接有夾持板(20)，夾持板(20)下方夾持有基板(5)；

所述變形測(cè)量系統(tǒng)包括接觸式位移傳感器(6)和非接觸式光學(xué)傳感器(22)；接觸式位移傳感器(6)設(shè)置在兩支架(21)之間的導(dǎo)軌(9)上，導(dǎo)軌(9)上滑動(dòng)連接有若干傳感器安裝座(10)，所述傳感器安裝座(10)上設(shè)置有若干固定孔(23)，接觸式位移傳感器(6)設(shè)置在固定孔(23)內(nèi)；所述非接觸式光學(xué)傳感器(22)通過傳感器支撐桿(8)安裝在工作臺(tái)(11)的螺紋孔(24)內(nèi)，非接觸式光學(xué)傳感器(22)位于所述基板(5)一側(cè)；

所述溫度測(cè)量系統(tǒng)包括熱電偶(18)，高溫?zé)岢上駜x(1)，跟蹤式紅外測(cè)溫儀(15)和固定式紅外測(cè)溫儀(13)；其中，所述熱電偶(18)分別焊于基板(5)上表面的兩端及中間點(diǎn)處；所述高溫?zé)岢上駜x(1)通過成像儀支撐桿(3)安裝在工作臺(tái)(11)的螺紋孔(24)內(nèi)，且高溫?zé)岢上駜x(1)位于所述基板(5)另一側(cè)；所述跟蹤式紅外測(cè)溫儀(15)通過可調(diào)節(jié)高度和角度的環(huán)形安裝座(17)固定，跟蹤式紅外測(cè)溫儀(15)位于所述基板(5)正上方；所述固定式紅外測(cè)溫儀(13)通過測(cè)溫儀支撐桿(12)安裝在的螺紋孔(24)內(nèi)，固定式紅外測(cè)溫儀(13)分別位于所述基板(5)的兩端及中部一側(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同步測(cè)量裝置，其特征在于，所述變形測(cè)量系統(tǒng)和溫度測(cè)量系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線與嵌于高能束增材制造系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)相連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同步測(cè)量裝置，其特征在于，所述接觸式位移傳感器(6)與固定孔(23)通過手?jǐn)Q螺釘(7)固定，接觸式位移傳感器(6)位于所述基板(5)下方。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同步測(cè)量裝置，其特征在于，所述成像儀支撐桿(3)上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)高度與角度的成像儀安裝座(2)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同步測(cè)量裝置，其特征在于，所述跟蹤式紅外測(cè)溫儀(15)通過手?jǐn)Q螺釘(7)與環(huán)形安裝座(17)固定。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同步測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)溫儀支撐桿(12)上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)角度的測(cè)溫儀安裝座(14)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同步測(cè)量裝置，其特征在于，所述基板(5)上方設(shè)置有激光熔覆噴頭(16)，所述環(huán)形安裝座(17)套裝在激光熔覆噴頭(16)上；所述跟蹤式紅外測(cè)溫儀(15)位于激光熔覆噴頭(16)一側(cè)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同步測(cè)量裝置，其特征在于，所述固定式紅外測(cè)溫儀(13)數(shù)量不少于3個(gè)。

9.采用權(quán)利要求1或2所述裝置對(duì)高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同 步測(cè)量的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟1、將待測(cè)量成形件(4)置于基板(5)上，開啟高能束加工設(shè)備進(jìn)行加工，同時(shí)開啟記錄控制系統(tǒng)；

步驟2、通過接觸式位移傳感器(6)實(shí)時(shí)測(cè)量基板(5)在成形過程中的翹曲變形量；

步驟3、通過非接觸式光學(xué)傳感器(22)實(shí)時(shí)測(cè)量成形件(4)在成形過程中的變形量；

步驟4、通過熱電偶(18)實(shí)時(shí)測(cè)量基板(5)在成形過程中的特定點(diǎn)的溫度；

步驟5、通過固定式紅外測(cè)溫儀(13)實(shí)時(shí)測(cè)量成形件(4)在成形過程中特定點(diǎn)的溫度；

步驟6、通過跟蹤式紅外測(cè)溫儀(15)實(shí)時(shí)測(cè)量成形過程中的熔池溫度；

步驟7、通過高溫?zé)岢上駜x(1)實(shí)時(shí)測(cè)量成形件(4)某成形面的溫度分布梯度；

步驟8、成形結(jié)束，待成形件(4)完全冷卻，完成測(cè)量。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高能束增材制造中溫度與變形實(shí)時(shí)同步測(cè)量的方法，其特征在于，所述接觸式位移傳感器(6)、非接觸式光學(xué)傳感器(22)、高溫?zé)岢上駜x(1)、固定式紅外測(cè)溫儀(13)和跟蹤式紅外測(cè)溫儀(15)的實(shí)時(shí)信號(hào)通過記錄控制系統(tǒng)收集處理。