本實(shí)用新型涉及一種選擇性激光熔化成形鋪粉及制品孔隙率檢測(cè)裝置，屬于選擇性激光熔化成形裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

3D打印技術(shù)是基于三維CAD 模型數(shù)據(jù)，通過材料逐層疊加構(gòu)造三維物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)不需要傳統(tǒng)的刀具、夾具及多道加工工序，利用三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在一臺(tái)設(shè)備上可快速而精確地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，從而實(shí)現(xiàn)“自由制造”，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的快速成形，大大減少了加工工序，減少了加工周期，降低了開發(fā)成本和風(fēng)險(xiǎn)，被認(rèn)為是第三次工業(yè)革命。

目前典型的3D打印技術(shù)主要有：選擇性激光燒結(jié)（SLS）、選擇性激光熔化（SLM）、光固化立體成形（SLA）、熔融沉積制造（FDM）等。SLM技術(shù)是3D打印技術(shù)領(lǐng)域最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一。其基本原理是：在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)出零件的三維模型，然后對(duì)該三維模型進(jìn)行切片分層，得到各截面的二維輪廓數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入快速成形設(shè)備計(jì)算機(jī)中。激光束開始掃描前，鋪粉裝置首先把金屬粉末平鋪到成形缸的基板上，激光束再按當(dāng)前層的填充輪廓線選區(qū)熔化成形基板上的金屬粉末。加工完當(dāng)前層后，成形缸下降一個(gè)層厚的距離，粉料缸上升一定距離，鋪粉裝置在已加工好的當(dāng)前層上鋪好金屬粉末，設(shè)備調(diào)入下一層輪廓的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，如此層層加工，直到整個(gè)零件加工完畢。

SLM成形過程中，鋪粉及制品內(nèi)部的孔隙率直接影響制品組織性能。目前SLM成形過程中無法檢測(cè)鋪粉及制品內(nèi)部的孔隙率，只能是成形結(jié)束后，從成形腔中取出制品，利用X光檢測(cè)制品內(nèi)部孔隙率。如果該制品內(nèi)部空隙較多不合格，將重新調(diào)整成形工藝，重新進(jìn)行激光熔化成形，不僅降低了成形效率，而且浪費(fèi)了材料，在一定程度上影響了SLM技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)SLM成形過程中鋪粉及制品內(nèi)部孔隙率，提高成品率及制品的組織性能的選擇性激光熔化成形鋪粉及制品孔隙率檢測(cè)裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為一種選擇性激光熔化成形鋪粉及制品孔隙率檢測(cè)裝置，包括成形腔，所述成形腔頂部設(shè)置有熔化成形激光系統(tǒng)，所述成形腔內(nèi)設(shè)置有用于采集鋪粉及制品孔隙率的電子顯微鏡，所述成形腔的頂部設(shè)置有報(bào)警器，所述電子顯微鏡和報(bào)警器均與主控系統(tǒng)相連接。

優(yōu)選的，所述成形腔內(nèi)部?jī)蓚?cè)設(shè)置有升降機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)的頂部設(shè)置有固定橫梁，兩個(gè)固定橫梁的一端設(shè)置有水平導(dǎo)軌，另一端設(shè)置有齒條，所述水平導(dǎo)軌和齒條上滑動(dòng)安裝有運(yùn)動(dòng)橫梁，所述運(yùn)動(dòng)橫梁的兩端設(shè)置有方孔，水平導(dǎo)軌和齒條分別滑動(dòng)安裝在方孔內(nèi)，所述運(yùn)動(dòng)橫梁上設(shè)置有與齒條嚙合的齒輪，所述齒輪的軸上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述運(yùn)動(dòng)橫梁的底部設(shè)置有多個(gè)電子顯微鏡。

優(yōu)選的，所述運(yùn)動(dòng)橫梁的兩側(cè)設(shè)置有紅外測(cè)距傳感器，運(yùn)動(dòng)橫梁中部設(shè)置有補(bǔ)光燈，所述紅外測(cè)距傳感器和補(bǔ)光燈均與主控系統(tǒng)相連接。

優(yōu)選的，所述電子顯微鏡的外部罩有透明保護(hù)罩。

優(yōu)選的，所述透明保護(hù)罩為透明石英玻璃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果：本實(shí)用新型采用電子顯微鏡實(shí)時(shí)檢測(cè)SLM成形過程中鋪粉及制品內(nèi)部孔隙率，并將信息反饋給主控系統(tǒng)，通過圖像分析對(duì)比，確定孔隙率的大小，從而調(diào)整成形工藝，減小鋪粉及制品內(nèi)部孔隙率，提高成品率及制品的組織性能。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型中運(yùn)動(dòng)橫梁的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為實(shí)用新型中齒條的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

如圖1所示，選擇性激光熔化成形鋪粉及制品孔隙率檢測(cè)裝置，包括成形腔1，成形腔1頂部設(shè)置有熔化成形激光系統(tǒng)8，成形腔1內(nèi)設(shè)置有用于采集鋪粉及制品孔隙率的電子顯微鏡15，成形腔1的頂部設(shè)置有報(bào)警器9，電子顯微鏡15和報(bào)警器9均與主控系統(tǒng)14相連接。

如圖2所示，成形腔1內(nèi)部?jī)蓚?cè)設(shè)置有升降機(jī)構(gòu)2，升降機(jī)構(gòu)2的頂部設(shè)置有固定橫梁4，兩個(gè)固定橫梁4的一端設(shè)置有水平導(dǎo)軌5，另一端設(shè)置有齒條10，水平導(dǎo)軌5和齒條10上滑動(dòng)安裝有運(yùn)動(dòng)橫梁7，運(yùn)動(dòng)橫梁7的兩端設(shè)置有方孔16，水平導(dǎo)軌5和齒條10分別滑動(dòng)安裝在方孔16內(nèi)，運(yùn)動(dòng)橫梁7上設(shè)置有與齒條10嚙合的齒輪3，齒輪3的軸上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)6，運(yùn)動(dòng)橫梁7的底部設(shè)置有多個(gè)電子顯微鏡15，電子顯微鏡15的外部罩有透明保護(hù)罩12，透明保護(hù)罩12采用透明石英玻璃。運(yùn)動(dòng)橫梁7的兩側(cè)設(shè)置有紅外測(cè)距傳感器11，運(yùn)動(dòng)橫梁7中部設(shè)置有補(bǔ)光燈13，紅外測(cè)距傳感器11和補(bǔ)光燈13均與主控系統(tǒng)14相連接。

本實(shí)用新型中電子顯微鏡的數(shù)量為兩臺(tái)，分辨率為微米級(jí)別，兩臺(tái)電子顯微鏡分別安裝在運(yùn)動(dòng)橫梁上，兩臺(tái)顯微鏡15之間安裝補(bǔ)光燈13，補(bǔ)光燈采用LED燈。運(yùn)動(dòng)橫梁7兩側(cè)同時(shí)安裝紅外測(cè)距傳感器11，用于測(cè)量電子顯微鏡15與制品的距離。運(yùn)動(dòng)橫梁7一端安裝在水平導(dǎo)軌5上，另一端安裝在齒條10上。運(yùn)動(dòng)橫梁7安裝在齒條上的一端安裝有齒輪3，齒輪3上連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)6，齒輪3與齒條10嚙合。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)6作用下，通過齒輪組驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)橫梁7及安裝在運(yùn)動(dòng)橫梁7上的電子顯微鏡15等裝置在成形腔1內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從而便于對(duì)鋪粉表面及制品截面進(jìn)行掃描拍照。水平導(dǎo)軌5和齒條10兩端分別安裝在兩根固定橫梁4上，固定橫梁4安裝在升降機(jī)構(gòu)2上。升降機(jī)構(gòu)可以采用升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)，也可以采用機(jī)械結(jié)構(gòu)。報(bào)警器9安裝在成形腔1頂部，緊鄰激光成形系統(tǒng)8。

電子顯微鏡15、升降機(jī)構(gòu)2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)6、紅外測(cè)距傳感器11、報(bào)警器9均與主控系統(tǒng)14相連。紅外測(cè)距傳感器11測(cè)得電子顯微鏡15與制品距離后，將此信息反饋給主控系統(tǒng)14，主控系統(tǒng)14從而控制升降機(jī)構(gòu)2進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，使電子顯微鏡15達(dá)到最佳的焦距，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。電子顯微鏡15拍完鋪粉表面或制品截面圖片后，將圖片信息反饋到主控系統(tǒng)14，主控系統(tǒng)14內(nèi)置的處理單元，該處理單元能夠?qū)膳_(tái)電子顯微鏡15拍攝的照片進(jìn)行自動(dòng)拼接，并且能夠?qū)紫哆M(jìn)行自動(dòng)識(shí)別、統(tǒng)計(jì)、分析，如果孔隙率超過設(shè)定要求，將會(huì)啟動(dòng)報(bào)警器，提醒操作者調(diào)整工藝參數(shù)，降低鋪粉或制品孔隙率。

具體的檢測(cè)方法，按照以下步驟進(jìn)行操作，

a、調(diào)整電子顯微鏡與成形腔基板的距離，使電子顯微鏡達(dá)到最佳的拍照距離；

b、啟動(dòng)鋪粉系統(tǒng)，鋪完粉后，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用下，電子顯微鏡從一側(cè)運(yùn)動(dòng)到另外一側(cè)對(duì)鋪粉表面進(jìn)行拍照，并將圖片信息反饋到主控系統(tǒng)；

c、主控系統(tǒng)接收到圖片信息后，主控系統(tǒng)內(nèi)置處理單元對(duì)電子顯微鏡的照片進(jìn)行拼接，并且對(duì)鋪粉的孔隙進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別、統(tǒng)計(jì)、分析；如果鋪粉的孔隙率滿足設(shè)定要求，則進(jìn)行激光熔化成形；如果孔隙率超過設(shè)定要求，則啟動(dòng)報(bào)警器，提醒操作人員進(jìn)行重新鋪粉，并對(duì)粉末進(jìn)行壓實(shí)；

d、啟動(dòng)激光熔化系統(tǒng)，對(duì)鋪好的粉末進(jìn)行激光熔化成形；熔化成形后，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用下，電子顯微鏡從一側(cè)運(yùn)動(dòng)到另外一側(cè)對(duì)制品截面進(jìn)行拍照，并將圖片信息反饋到主控系統(tǒng)；

e、主控系統(tǒng)接收到圖片信息后，主控系統(tǒng)內(nèi)置處理單元對(duì)電子顯微鏡的照片進(jìn)行拼接，并且對(duì)制品截面的孔隙進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別、統(tǒng)計(jì)、分析；如果制品截面的孔隙率滿足設(shè)定要求，則進(jìn)行下一次的鋪粉及激光熔化成形；如果孔隙率超過設(shè)定要求，則啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，提醒操作人員調(diào)整工藝參數(shù)；

f、重復(fù)上述步驟，直到零件燒結(jié)成形完成為止。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包在本實(shí)用新型范圍內(nèi)。