[發明專利]一種用于增材制造的溫度控制系統和方法

有效

• 申請號: 201810030753.5
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN110026649B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 吳勇;昌海;王一楓;翟梓融;鐘大龍;武穎娜;詹移民
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K10/02;B23K15/00;B23K37/00;B22F3/105;B22F3/17
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

1.一種用于增材制造的溫度控制系統，其特征在于，其包括：

熔覆裝置，用來將材料熔化并形成熔覆層，所述熔覆裝置包括第一能量源，設置來使能量束指向所述材料，以將至少部分所述材料熔化以形成所述熔覆層；

微鍛裝置，耦接到所述熔覆裝置來對所述熔覆層進行鍛造；

檢測裝置，用于檢測所述熔覆層的鍛造位置在所述微鍛裝置鍛造作用下的第一內效應參數，其中所述第一內效應參數選自應力或應變；

控制模塊，接收所述檢測裝置檢測到的所述第一內效應參數，并基于所述第一內效應參數來計算所述鍛造位置的第一計算溫度值；及

調整模塊，耦接至所述第一能量源和所述微鍛裝置中的至少一個，接收所述第一計算溫度值，當所述鍛造位置的第一計算溫度值不在期望溫度范圍內時，通過調整所述第一能量源和所述微鍛裝置中的至少一個使所述第一計算溫度值落在所述期望溫度范圍內，其中，所述控制模塊包括存儲單元，存儲了所述材料的第一內效應參數-溫度曲線，所述控制模塊基于所述第一內效應參數和所述第一內效應參數-溫度曲線計算出所述鍛造位置的第一計算溫度值。

2.一種如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述檢測裝置用于檢測所述熔覆層的鍛造位置的第二內效應參數，其中，當所述鍛造位置的第一計算溫度值在所述期望溫度范圍內時，所述控制模塊基于所述第二內效應參數和所述存儲單元存儲的第二內效應參數-溫度曲線計算出所述鍛造位置的第二計算溫度值，當所述第二計算溫度值不在所述期望溫度范圍內時，通過自適應算法更新所述第一內效應參數-溫度曲線和/或所述第二內效應參數-溫度曲線。

3.一種如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述微鍛裝置包括鍛造錘頭，用于通過震動對所述熔覆層進行鍛造，所述檢測裝置包括距離傳感器，所述距離傳感器用于檢測所述微鍛裝置鍛造所述熔覆層時的振幅，并基于所述振幅來確定所述熔覆層在所述鍛造位置的應變。

4.一種如權利要求3所述的系統，其特征在于，所述控制模塊包括存儲單元，存儲了所述材料的應變-溫度曲線，所述控制模塊基于所述應變和所述應變-溫度曲線計算出所述鍛造位置的第一計算溫度值。

5.一種如權利要求4所述的系統，其特征在于，所述檢測裝置用于檢測所述熔覆層的鍛造位置的應力，其中，當所述鍛造位置的第一計算溫度值在所述期望溫度范圍內時，所述控制模塊基于所述應力和所述存儲單元存儲的應力-溫度曲線計算出所述鍛造位置的第二計算溫度值，當所述第二計算溫度值不在所述期望溫度范圍內時，基于自適應算法更新所述應變-溫度曲線和/或所述應力-溫度曲線。

6.一種如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述檢測裝置包括應力檢測模塊，所述應力檢測模塊用于檢測所述熔覆裝置的主軸承受的所述微鍛裝置施加的軸向負載，并基于所述軸向負載來確定所述熔覆層在所述鍛造位置的應力。

7.一種如權利要求6所述的系統，其特征在于，所述控制模塊包括存儲單元，存儲了所述材料的應力-溫度曲線，所述控制模塊基于所述應力和所述應力-溫度曲線計算出所述鍛造位置的第一計算溫度值。

8.一種如權利要求1所述的系統，其特征在于，當所述鍛造位置的第一計算溫度值小于所述期望溫度范圍的最小值時，所述調整模塊調高所述第一能量源的輸出能量。

9.一種如權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括第二能量源，選自激光能量源、電子束能量源、等離子體能量源、紅外能量源、電磁感應能量源和電阻能量源中的一種或幾種，其中，當所述鍛造位置的第一計算溫度值小于所述期望溫度范圍的最小值時，所述調整模塊調高所述第二能量源的輸出能量。

10.一種如權利要求1所述的系統，其特征在于，當所述鍛造位置的第一計算溫度值大于所述期望溫度范圍的最大值時，所述調整模塊調低所述第一能量源的輸出能量。