[发明专利]一种实现梯度材料制备的电子束熔丝增材制造装置及方法

摘要

本发明公开了一种实现梯度材料制备的电子束熔丝增材制造装置及方法。用于实现当前3D打印技术及常规锻、铸方法难以实现的异质叠层金属结构、内埋特种材料零部件的加工制造。它包括电子枪、高压电源、真空室及真空泵组、主控制系统、选丝及送丝系统、送丝控制管理单元、电子枪运动工作台、成形零件带载工作台、电源控制系统、电子枪电磁控制系统、电子枪运动控制单元、工作台运动控制单元、机器视觉识别装置、图像处理单元、熔丝路径规划系统；该装置载丝种类多且量大，可以大幅提高异质叠层金属结构、内埋特种材料零部件加工制造的生产效率；电子束源根据熔化丝材的材质，实时调节输出功率，满足其熔化沉积成形的需求。

主权项

1.一种实现梯度材料制备的电子束熔丝增材制造装置，包括电子枪、高压电源、真空室及真空泵组，其特征在于，还包括：主控制系统，用于对选丝及送丝、电子枪运动、电源参数、真空检测控制、熔丝路径规划进行统筹控制，接收相关子系统的反馈信息，并发出工作指令；至少两套选丝及送丝系统，用于实现装载丝、选丝及送丝过程，每套系统包括选丝装置、送丝装置、载丝器；送丝管理单元，送丝控制管理单元根据主控制系统发出的指令，确定可以运行的选丝及送丝系统，选丝器根据所获得的指令，决定该系统中的一个载丝器电机正转，对外输出丝材，不工作的载丝器电机保持停止状态；电子枪运动工作台，用于装载电子枪，并接收主控制系统指令，带动电子枪按照设定路径移动；成形零件带载工作台，承载金属基板及其零件，并受主控制系统控制进行移动；电源控制系统，用于对相关电源参数进行控制，包括加速电源控制电路、灯丝加热电源控制电路、偏压电源控制电路、丝材对应功率调节电路；电子枪电磁控制系统，接受主控制系统控制，用于根据不同丝材调节聚焦电流输出、调整电子束束斑加热区域、改变磁场分布，包括合轴线圈控制电路、聚焦线圈控制电路、扫描线圈控制电路、丝材对应聚焦电流调节电路；电子枪运动控制单元，包括使电子枪进行空间运动的控制电路；工作台运动控制单元，用于控制成形零件带载工作台运动；机器视觉识别装置，用于采集工作区图像信息；图像处理单元，用于将采集的工作区图像进行处理后，发送至主控制系统；熔丝路径规划系统，用于将熔丝成形轨迹转化为电子枪、成形零件带载工作台的空间运动参数。