[发明专利]一种增材制造多尺度温度场在线监测的方法和装置

权利要求书

1.一种增材制造多尺度温度场在线监测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过热电偶监测基板预热温度，通过红外测温仪测试打印过程中熔池温度分布，通过热像仪扫描成形件上表面，获得打印完成的最新一层试样的实时温度分布；

分析所述基板预热温度、所述熔池温度分布、所述最新一层试样的实时温度分布构成的多尺度温度场信息，根据分析结果实时调控下一层成形工艺参数，改善打印质量；所述成形工艺参数包括基板预热温度、激光功率、扫描速度、铺粉厚度和扫描间距；

根据所述多尺度温度场信息的分析结果实时调控基板预热温度，减少成形过程中的残余应力；

根据所述多尺度温度场信息中的熔池温度分布对打印过程中熔池温度扰动进行在线监测，预判出试样的孔洞位置和大小，从而实时调控打印参数，消除异常温度扰动；

根据所述多尺度温度场信息中的最新一层试样的实时温度分布实时调控下一层打印参数，防止出现温度过高产生粉末过烧或温度过低粉末未完全熔化的现象；

根据所述多尺度温度场信息的分析结果实时调控下一层成形工艺参数，抑制裂纹产生、防止飞溅、孔洞缺陷和过烧、未熔化现象产生，抑制几何变形缺陷。

2.一种用于实现权利要求1所述方法的增材制造多尺度温度场在线监测的装置，其特征在于，包括：热电偶(2)、红外测温仪(3)、热像仪(4)和控制系统(13)，其中，

所述热电偶(2)设置于基板下表面，用于监测基板预热温度，并将所述预热温度传输至所述控制系统(13)；

所述红外测温仪(3)安装于成形腔体上方，用于测试打印过程中熔池温度分布，并将所述熔池温度分布传输至所述控制系统(13)；

和所述热像仪(4)安装于成形腔体上方，用于扫描成形件上表面，获得每一层试样的实时温度分布，并将所述每一层试样的实时温度分布传输至所述控制系统(13)；

所述控制系统(13)用于根据所述基板预热温度、所述熔池温度分布、所述每一层试样的实时温度分布实时调控打印参数，改善打印质量；

所述控制系统(13)用于根据所述基板预热温度实时调控加热板对基板的实时预热温度，从而减少成形过程中的残余应力；

所述控制系统(13)用于根据所述熔池温度分布对打印过程中熔池温度扰动进行在线监测，预判出试样的孔洞位置和大小，从而实时调控打印参数，消除异常温度扰动；

所述控制系统(13)用于根据所述最新一层试样的实时温度分布实时调控下一层打印参数，防止出现温度过高产生粉末过烧或温度过低粉末未完全熔化的现象。

3.如权利要求2所述的一种用于实现权利要求1所述方法的增材制造多尺度温度场在线监测的装置，其特征在于，还包括第一、二、三温度信号线，其中，

所述第一温度信号线一端连接所述热电偶(2)，另一端穿过升降台(9)上通孔后连接所述控制系统(13)；

所述第二温度信号线一端连接所述红外测温仪(3)，另一端穿过成形腔体(1)上方第一通孔后连接所述控制系统(13)；

所述第二温度信号线一端连接所述热像仪(4)，另一端穿过成形腔体(1)上方第二通孔后连接所述控制系统(13)。