[发明专利]一种激光金属熔覆快速成型过程中的缺陷检测装置及检测和修复方法

摘要

本发明公开了一种激光金属熔覆快速成型过程中的缺陷检测装置及检测和修复方法，通过感应线圈控制成型件表面除熔池外温度保持一致，红外单色温度计通过可旋转的夹具固定在喷头上，通过喷头的运动带动红外单色高温计的变化。通过实验，红外单色高温计经过有缺陷的方法产生温度产生较大波动，对这些波动曲线进行主成分分析，得到影响缺陷主要因素，对主要因素进行聚类分析，得到相应的缺陷类型。知道缺陷类型后，根据扫描路径中喷头之间距离差找到缺陷定位坐标。之后，通过打磨或者从新熔化，达到消除缺陷目的。

主权项

1.一种激光金属熔覆快速成型过程中的缺陷检测和修复方法，所述方法采用一种激光金属熔覆快速成型过程中的缺陷检测装置，所述装置包括用于安放成型件(2)的基板(1)，以及位于基板(1)上方的喷头(4)，夹具(6)安装在喷头(4)上，且能够旋转，夹具(6)上安装有红外单色高温计(5)；成型件(2)的外侧套设有与其轮廓形状相适应的感应线圈(3)；喷头(4)由激光器、送粉器以及冷却水装置构成；感应线圈(3)的截面形状和尺寸根据成型件(2)的形状确定；感应线圈(3)的截面形状为圆形或者方形；感应线圈(3)采用铜管制成，铜管外径3mm-10mm，制成线圈后内表面离成型件(2)侧面2mm-20mm，线圈圈数为2-6圈；其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n步骤1：根据基板(1)上成型件(2)的形状确定感应线圈(3)的轮廓形状，并将其安装成型件(2)上，使其上表面和成型件(2)上表面位于同一水平面；/n步骤2：开始制作；调整喷头(4)的高度，调节红外单色高温计(5)聚焦点，使得红外单色高温计(5)的聚焦点和喷头(4)激光聚焦点的距离保持在2±0.5mm；喷头(4)带动红外单色高温计(5)运动/n步骤3：喷头(4)带动红外单色高温计(5)同步扫描，喷头(4)在红外单色高温计(5)的正前方，第一层扫描结束后，感应线圈(3)、喷头(4)和红外单色高温计(5)上升一个成形层高度；若红外单色高温计(5)得到信号温度波动曲线中信号温度波动超过固定阈值，则此处为缺陷处，停止制作，执行步骤8)；否则执行步骤4)开始下一层的制作；/n步骤4：夹具(6)顺时针旋转90°，喷头(4)垂直于上一层方向扫描，此时喷头(4)在红外单色高温计(5)的正前方，扫描结束，感应线圈(3)、喷头(4)和红外单色高温计(5)上升一个成形层高度；若红外单色高温计(5)得到信号温度波动曲线中信号温度波动超过固定阈值，则此处为缺陷处，停止制作，执行步骤8)；否则执行步骤5)开始下一层的制作；/n步骤5：夹具(6)顺时针旋转90°，使喷头(4)在红外单色高温计(5)正后方，垂直上一层扫描方向扫描，扫描结束，感应线圈(3)、喷头(4)和红外单色高温计(5)上升一个成形层高度；若红外单色高温计(5)得到信号温度波动曲线中信号温度波动超过固定阈值，则此处为缺陷处，停止制作，执行步骤8)；否则执行步骤6)开始下一层的制作；/n步骤6：喷头(4)垂直于上一层扫描方向扫描，夹具(6)顺时针旋转90°，此时喷头(4)在红外单色高温计(5)的正前方，扫描结束，感应线圈(3)、喷头(4)和红外单色高温计(5)上升一个成形层高度；若红外单色高温计(5)得到信号温度波动曲线中信号温度波动超过固定阈值，则此处为缺陷处，停止制作，执行步骤8)；否则执行步骤7)开始下一层的制作；/n步骤7：夹具(6)顺时针旋转90°，喷头(4)在红外单色高温计(5)正前方，垂直于上一层扫描方向扫描，扫描结束，感应线圈(3)、喷头(4)和红外单色高温计(5)上升一个成形层高度；若红外单色高温计(5)得到信号温度波动曲线中信号温度波动超过固定阈值，则此处为缺陷处，停止制作，执行步骤8)；否则执行步骤9)；/n步骤8：通过温度曲线峰值变化，确定缺陷类型和位置；缺陷类型包括凸缺陷和凹缺陷；若缺陷为凸缺陷，则通过研磨给予消除，然后返回步骤2)；若缺陷为凹缺陷，则通过激光再次熔融给予补偿消除，然后返回步骤2)；/n步骤9：旋转夹具(6)使其恢复到步骤3)的状态，重复步骤3)-步骤7)，制作过程中红外单色高温计(5)反馈数据没有超过规定阈值，则认为成型件(2)制作合格，制作完成。/n