[發明專利]一種用于選區激光熔化成形工藝中的溫度場監測裝置

在審

• 申請號: 202010548826.7
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111678604A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 陳靜;侯偉;楊志逸
• 申請（專利權）人: 中國航發控制系統研究所
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;B22F3/105;B33Y40/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 殷紅梅;陳麗麗

本發明涉及增材制造技術領域，具體公開了一種用于選區激光熔化成形工藝中的溫度場監測裝置，其中，包括：設置在選區激光熔化設備成形倉側壁上的調節模塊和溫度場在線測量模塊，調節模塊與溫度場在線測量模塊連接；調節模塊用于調節溫度場在線測量模塊的測量位置和測量角度，且能夠調節溫度場在線測量模塊的測量角度；溫度場在線測量模塊用于實時測量位于成形基板上的零件成形過程中的溫度場數據，并將測量得到的零件的溫度場數據發送至上位機，以得到數據分析結果，其中成形基板設置在選區激光熔化設備成形倉底部的成形平臺上。本發明提供的用于選區激光熔化成形工藝中的溫度場監測裝置分別實現了粉末床燒結區域和激光熔池區域溫度場的實時監控。

技術領域

本發明涉及增材制造技術領域，尤其涉及一種用于選區激光熔化成形工藝中的溫度場監測裝置。

背景技術

近年來，增材制造（Additive manufacturing，AM）技術所凸顯的高柔性、無模具、數字化、快速成形等技術優勢，使其備受航空航天領域研究者的青睞。其中，基于粉末床的選區激光熔化（Selective laser melting，SLM）技術由于可實現復雜精密零件的快速和高質量成形而應用最為廣泛。

眾所周知，SLM成形過程中高能激光束按照特定路徑逐點熔化鋪展于粉末床上的金屬粉末并形成金屬熔池，金屬熔池在激光熱源移走后迅速發生凝固并與前一層材料形成致密的冶金結合。SLM成形的獨特方式通常使零件內部的溫度場呈現不均勻分布，由此產生的不均勻應力場容易導致零件后續的變形甚至開裂。因此，通過對SLM成形過程中的溫度場進行實時監控，來提高過程質量控制能力是非常重要且必要的。

發明內容

本發明提供了一種用于選區激光熔化成形工藝中的溫度場監測裝置，解決相關技術中存在的缺乏對SLM成形過程零件溫度場進行實時監控的問題。

作為本發明的一個方面，提供一種用于選區激光熔化成形工藝中的溫度場監測裝置，其中，包括：設置在選區激光熔化設備成形倉側壁上的調節模塊和溫度場在線測量模塊，所述調節模塊與所述溫度場在線測量模塊連接；

所述調節模塊用于調節所述溫度場在線測量模塊的測量位置和測量角度，且能夠調節所述溫度場在線測量模塊的測量角度以避開與掃描振鏡中激光光路的干涉，其中所述掃描振鏡設置在所述選區激光熔化設備成形倉的頂壁上；

所述溫度場在線測量模塊用于實時測量位于成形基板上的零件成形過程中的溫度場數據，并將測量得到的所述零件的溫度場數據發送至上位機，以得到數據分析結果，其中所述成形基板設置在所述選區激光熔化設備成形倉底部的成形平臺上。

進一步地，所述調節模塊包括：X軸向運動調節機構和繞X軸轉動調節機構，所述X軸向運動調節機構通過安裝板安裝在所述選區激光熔化設備成形倉的側壁上，所述繞X軸轉動調節機構與所述X軸向運動調節機構連接，且所述繞X軸轉動調節機構均與所述溫度場在線測量模塊連接；

所述X軸向運動調節機構能夠帶動所述溫度場在線測量模塊沿X軸向運動，以實現調節所述溫度場在線測量模塊的測量位置；

所述繞X軸轉動調節機構能夠帶動所述溫度場在線測量模塊繞X軸旋轉，以實現調節所述溫度場在線測量模塊的測量角度；

其中，X軸為與所述選區激光熔化設備成形倉的側壁、所述選區激光熔化設備成形倉的頂壁以及所述選區激光熔化設備成形倉的底壁均平行的方向。

進一步地，所述繞X軸轉動調節機構包括U型安裝座、導桿和繞X軸轉動調節手輪，所述U型安裝座的底座與所述X軸向運動調節機構連接，所述導桿的一端與所述U型安裝座的一個側板連接，所述導桿的另一端穿過所述U型安裝座的另一個側板設置，所述繞X軸轉動調節手輪與所述導桿的另一端連接，所述溫度場在線測量模塊安裝在所述導桿上，所述繞X軸轉動調節手輪能夠帶動所述導桿轉動以帶動所述溫度場在線測量模塊轉動。