[发明专利]一种SLM金属增材制造缺陷实时检测方法及检测装置在审
| 申请号： | 201910694347.3 | 申请日： | 2019-07-30 |
| 公开（公告）号： | CN110465661A | 公开（公告）日： | 2019-11-19 |
| 发明（设计）人： | 李辉;申胜男;朱宇文;谢崎森;余杰;张东起 | 申请（专利权）人： | 武汉大学深圳研究院 |
| 主分类号： | B22F3/105 | 分类号： | B22F3/105;G01N21/17;G01N21/95;B33Y50/02;B33Y30/00 |
| 代理公司： | 42222 武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙) | 代理人： | 齐晨涵<国际申请>=<国际公布>=<进入 |
| 地址： | 518057 广东省深圳市南山高*** | 国省代码： | 广东;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 激光 激光清洗 超声 检测 工件表面粗糙度 传统检测技术 在线无损检测 金属 出气孔缺陷 激光发生器 信号接收器 仿真处理 工件表面 工件检测 即时处理 几何信息 内部缺陷 气孔缺陷 生产过程 实时检测 在线处理 制造产品 制造过程 制造设备 激光器 相分离 加工 制造 改进 | ||
1.一种SLM金属增材制造缺陷实时检测方法，其特征在于
在现有SLM金属增材制造设备中搭建三维运动平台，并设置超声激光检测装置；
在需要超声激光检测时，启动超声激光检测装置进行逐点扫描检测，得到缺陷的位置信息和几何信息；
对缺陷部位进行仿真分析，通过水平集法，分析金属材料在激光作用下固-液-气相变过程，计算蒸发引起的质量损失；并结合材料的热物性，获取增材制造工件的激光清洗的激光功率和速度，其中，水平集法方程为：
式中为Level-Set变量，γls为边界层厚度，εls为初始化值，t为时间；是考虑蒸气喷射造成的质量损失而引入的源项；
结合仿真结果激光功率和速度对增材制造工件进行激光清洗；
在打印过程中，检测清洗所有待检测清洗过程，直至完成该工件的加工。
2.根据权利要求1所述的SLM金属增材制造缺陷实时检测方法，其特征在于：所述仿真分析采用基于多物理场仿真软件COMSOL。
3.一种用于实现权利要求1或者2所述的SLM金属增材制造缺陷实时检测方法的检测装置，其特征在于：包括搭建在现有增材制造设备中的三维运动平台，所述三维运动平台上搭建有激光超声激发与接收装置，还包括能控制模块，所述激光超声激发与接收装置中的激光超声激发器为原有增材制造设备中的的激光超声激发器；所述控制模块对缺陷部位反馈的信息进行仿真分析，通过水平集法，分析金属材料在激光作用下固-液-气相变过程，计算蒸发引起的质量损失；并结合材料的热物性，获取增材制造工件的激光清洗的激光功率和速度，其中，水平集法方程为：
式中为Level-Set变量，γls为边界层厚度，εls为初始化值，t为时间。是考虑蒸气喷射造成的质量损失而引入的源项；
并结合仿真结果对激光发生器的激光功率和速度进行控制，从而对增材制造工件进行激光清洗。
4.根据权利要求3所述的用于实现SLM金属增材制造缺陷实时检测方法的检测装置，其特征在于：所述三维运动平台包括分别实现三轴运动的3个滚珠丝杆机构和使得激光超声激发与接收装置实现XY、ZX平面转动的2个旋转机构。
5.根据权利要求3所述的用于实现SLM金属增材制造缺陷实时检测方法的检测装置，其特征在于：所述增加制造设备的腔体侧壁设置有两个进气口和一个出气口，所述两个进气口分别位于腔体上下部位，所述出气口位于两进气口之间的腔体侧壁上。
6.根据权利要求3所述的SLM金属增材制造缺陷实时检测方法的检测装置，其特征在于：所述激光超声激发与接收装置中采用固体脉冲激光器作为激光超声激光源，其输出功率为20W，波长为1064nm，脉冲宽度范围为2-350ns，重复频率范围为10-1000kHz，激光光斑直径为2mm，尺寸为286*215*95(mm)；采用激光干涉仪作为接收装置，其输出功率为50mW，波长为532nm，检测灵敏度为检测带宽为1000MHz，焦距为100mm，尺寸为168*195*63(mm)。
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