[发明专利]一种用于选区激光熔化成形工艺中的温度场监测装置

说明书

本发明涉及增材制造技术领域，具体公开了一种用于选区激光熔化成形工艺中的温度场监测装置，其中，包括：设置在选区激光熔化设备成形仓侧壁上的调节模块和温度场在线测量模块，调节模块与温度场在线测量模块连接；调节模块用于调节温度场在线测量模块的测量位置和测量角度，且能够调节温度场在线测量模块的测量角度；温度场在线测量模块用于实时测量位于成形基板上的零件成形过程中的温度场数据，并将测量得到的零件的温度场数据发送至上位机，以得到数据分析结果，其中成形基板设置在选区激光熔化设备成形仓底部的成形平台上。本发明提供的用于选区激光熔化成形工艺中的温度场监测装置分别实现了粉末床烧结区域和激光熔池区域温度场的实时监控。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种用于选区激光熔化成形工艺中的温度场监测装置。

背景技术

近年来，增材制造（Additive manufacturing，AM）技术所凸显的高柔性、无模具、数字化、快速成形等技术优势，使其备受航空航天领域研究者的青睐。其中，基于粉末床的选区激光熔化（Selective laser melting，SLM）技术由于可实现复杂精密零件的快速和高质量成形而应用最为广泛。

众所周知，SLM成形过程中高能激光束按照特定路径逐点熔化铺展于粉末床上的金属粉末并形成金属熔池，金属熔池在激光热源移走后迅速发生凝固并与前一层材料形成致密的冶金结合。SLM成形的独特方式通常使零件内部的温度场呈现不均匀分布，由此产生的不均匀应力场容易导致零件后续的变形甚至开裂。因此，通过对SLM成形过程中的温度场进行实时监控，来提高过程质量控制能力是非常重要且必要的。

发明内容

本发明提供了一种用于选区激光熔化成形工艺中的温度场监测装置，解决相关技术中存在的缺乏对SLM成形过程零件温度场进行实时监控的问题。

作为本发明的一个方面，提供一种用于选区激光熔化成形工艺中的温度场监测装置，其中，包括：设置在选区激光熔化设备成形仓侧壁上的调节模块和温度场在线测量模块，所述调节模块与所述温度场在线测量模块连接；

所述调节模块用于调节所述温度场在线测量模块的测量位置和测量角度，且能够调节所述温度场在线测量模块的测量角度以避开与扫描振镜中激光光路的干涉，其中所述扫描振镜设置在所述选区激光熔化设备成形仓的顶壁上；

所述温度场在线测量模块用于实时测量位于成形基板上的零件成形过程中的温度场数据，并将测量得到的所述零件的温度场数据发送至上位机，以得到数据分析结果，其中所述成形基板设置在所述选区激光熔化设备成形仓底部的成形平台上。

进一步地，所述调节模块包括：X轴向运动调节机构和绕X轴转动调节机构，所述X轴向运动调节机构通过安装板安装在所述选区激光熔化设备成形仓的侧壁上，所述绕X轴转动调节机构与所述X轴向运动调节机构连接，且所述绕X轴转动调节机构均与所述温度场在线测量模块连接；

所述X轴向运动调节机构能够带动所述温度场在线测量模块沿X轴向运动，以实现调节所述温度场在线测量模块的测量位置；

所述绕X轴转动调节机构能够带动所述温度场在线测量模块绕X轴旋转，以实现调节所述温度场在线测量模块的测量角度；

其中，X轴为与所述选区激光熔化设备成形仓的侧壁、所述选区激光熔化设备成形仓的顶壁以及所述选区激光熔化设备成形仓的底壁均平行的方向。

进一步地，所述绕X轴转动调节机构包括U型安装座、导杆和绕X轴转动调节手轮，所述U型安装座的底座与所述X轴向运动调节机构连接，所述导杆的一端与所述U型安装座的一个侧板连接，所述导杆的另一端穿过所述U型安装座的另一个侧板设置，所述绕X轴转动调节手轮与所述导杆的另一端连接，所述温度场在线测量模块安装在所述导杆上，所述绕X轴转动调节手轮能够带动所述导杆转动以带动所述温度场在线测量模块转动。