[发明专利]一种电子束熔丝沉积增材制造实时监控方法

摘要

本发明涉及一种电子束熔丝沉积增材制造实时监控方法，属于电子束成形制造监控技术领域。本发明监控方法通过分时复用的方式，实现了在进行电子束熔丝沉积过程同时，对工件进行预热和随行热处理。同时实时采集预热区域、熔池区域和随行热处理区域的背散射电子信号，分别将生成的预热区域图像用于沉积过程的路径规划，熔池区域图像用于熔池热输入的闭环控制，随行热处理区域图像用于成形件的缺陷检测。本发明提出了三种电子束束流控制模式，可以根据需要，方便的调整预热、加工和热处理的功率大小。本发明的监控方法基于背散射电子成像原理，可以适应大束流高金属蒸气的环境。同时可实时成像，无需离线进行单独的成像扫描，提高了生产效率。

主权项

1.一种电子束熔丝沉积增材制造实时监控方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)向待沉积增材的工件上发射一束高能电子束，高能电子束的能量为10KeV‑150KeV；(2)沉积开始时，设待沉积增材工件的当前沉积中心横坐标为X_c，使步骤(1)的高能电子束偏转，依次扫描待沉积增材的工件上的预热区域D₁、加工区域D₂和热处理区域D₃，并对预热区域D₁、加工区域D₂和热处理区域D₃的高能电子束流根据如下公式，进行调整：使预热区域D₁的高能电子束流I₁为：其中，P₁为初始设定的层积预热功率，V为电子束加速电压，T₁为电子束在预热区域D₁的停留时间，T₂为电子束在加工区域D₂的停留时间，T₃为电子束在热处理区域D₃的停留时间；使加工区域D₂的高能电子束流I₂为：其中，P₂为初始设定的层积加工功率；使热处理区域D₃的高能电子束流I3为：其中，P₃为初始设定的沉积加工功率；(3)沉积过程中，实时采集预热区域D₁、加工区域D₂和热处理区域D₃的背散射电子束流i₁,i₂,i₃；(4)对采集的背散射电子束流i₁,i₂,i₃分别进行差分成像处理，得到预热区域D₁、加工区域D₂和热处理区域D₃的表面形貌图像，即预热区域D₁的前层形貌图像、加工区域D₂的当前熔池形貌图像和热处理区域D₃的已沉积层形貌图像；(5)对步骤(4)的预热区域D₁的前层形貌图像、加工区域D₂的当前熔池形貌图像和热处理区域D₃的已沉积层形貌图像进行特征提取，分别得到预热区域D₁的前层沉积形貌偏差信息、加工区域D₂的熔池大小信息和热处理区域D₃的已沉积层缺陷信息，并根据得到的信息，对待沉积增材的工件的增材制造进行实时监控。