[發明專利]一種電子束熔絲過渡狀態保持系統及保持方法

有效

• 申請號: 201810324124.3
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108723366B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 龐盛永;郭嘉琪;黃安國;胡仁志;羅曼樂蘭
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y50/02
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 方可

一種電子束熔絲過渡狀態保持系統及保持方法，本發明屬于增材制造成形過程監測裝置及其方法，解決現有光、聲、熱信號監測方法所存在的問題；所述電子束熔絲過渡狀態保持系統，包括機械振動監測裝置、測距裝置、數值模擬裝置和直流電動機調速裝置。本發明的保持方法包括判斷步驟、模擬步驟、調整步驟。本發明融合實時物理監測和數值仿真數據，可以根據電子束熔絲增材制造過程中熔滴過渡狀態，對增材制造設備的送絲速度進行調整，從而滿足在電子束熔絲增材制造過程中，對增材制造過程進行實時監測和調整，使熔絲保持良好的液橋過渡狀態。

技術領域

本發明屬于增材制造成形過程監測裝置及其方法，特別涉及一種電子束熔絲過渡狀態保持系統及保持方法，融合實時物理監測和數值仿真數據，可實時監測電子束熔絲增材制造狀態，對電子束熔絲增材制造設備進行調節以保持良好的液橋過渡狀態。

背景技術

電子束熔絲增材制造技術是指將零件的三維模型分層處理得到二維輪廓信息，并生成加工路線；再以電子束作為熱源，按照預定的加工路線，在真空室內熔化焊絲，逐層堆積，最終獲得三維金屬零件。電子束熔絲增材制造技術具有真空無污染、成形速度快、零件綜合性能好等優點，為零件的的生產提供了簡單、快速、無模具的加工方式，在金屬近凈成型中有著廣闊的應用前景。

在電子束熔絲增材制造過程中，熔滴過渡狀態對工件的質量和尺寸會產生很大影響。熔絲過渡方式為液橋過渡時，制造過程較為穩定，工件成形良好；當為其他過渡方式時，制造過程不穩定，工件成形不良。由于電子束熔絲增材制造的成型速度較快，故對增材制造過程中熔絲的過渡狀態進行監測，根據監測結果對電子束增材制造設備進行調整，是十分必要的。

國內外對增材制造成形過程監測進行了廣泛研究，傳統的成形過程監測包括光、聲、熱信號監測方法；光信號的采集和傳輸易受干擾、提取特征信號工作量大，導致精度低、實時性差；聲信號采集的頻率多而雜，存在處理量大的問題；熱信號易受等離子體干擾，會造成檢測結果誤差較大；而且單一的檢測系統只能監測熔滴過渡狀態，不能對其進行及時有效的調整。

發明內容

本發明提供一種電子束熔絲過渡狀態保持系統及保持方法，解決現有光、聲、熱信號監測方法所存在的問題，融合實時物理監測和數值仿真數據，以滿足在電子束熔絲增材制造過程中，對增材制造過程進行實時監測和調整，使熔絲保持良好的液橋過渡狀態。

本發明所提供的一種電子束熔絲過渡狀態保持系統，包括機械振動監測裝置、測距裝置、數值模擬裝置和直流電動機調速裝置，其特征在于：

所述機械振動監測裝置實時采集熔絲的熔滴過渡狀態的振動信號，所述數值模擬裝置根據所述振動信號判斷當前狀態下電子束增材制造的熔絲過渡狀態；

所述測距裝置測量高度信息，所述數值模擬裝置依據所述高度信息，模擬不同送絲速度下的熔絲過渡狀態，從中篩選出熔絲過渡狀態為液橋過渡時對應的送絲速度；所述高度信息為測距裝置到電子束增材制造過程中成形面的工作距離；

根據所述數值模擬裝置得到的對應的送絲速度，所述直流電動機調速裝置對送絲速度進行調整。

所述測距裝置可以是紅外測距裝置，也可以是激光測距裝置、超聲波測距裝置。

所述直流電動機調速裝置包括調節器、調壓器、直流電動機、測速反饋器，調節器對給定電壓與測速反饋器輸出的反饋電壓進行比較，得到差值電壓，再對其進行放大，放大后的差值電壓經過調壓器得到調整電壓，其直接作為直流電動機的電源電壓，從而控制直流電動機的轉速，進而對電子束熔絲增材制造過程的送絲速度進行實時的調整，以避免因送絲速度與當前工作狀態不匹配，導致成形不良。

本發明所提供的一種電子束熔絲過渡狀態保持方法，包括判斷步驟、模擬步驟和調整步驟，其特征在于：