【摘 要】
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电子束熔丝增材制造具有材料利用率高、制造周期短、可加工大型复杂零件等特点,广泛应用于航空航天、船舶等重要制造领域。在电子束增材制造过程中,熔丝过渡状态对成形质量有直接影响。通过对过渡状态进行监测,有助于电子束熔丝增材制造保持良好的丝材状态,提高堆积体的成形质量和精度。但是常用监测手段(CCD相机和红外摄像)难以适应高温真空并伴有金属蒸气的工作环境。因此,针对复杂成形环境下监测困难的问题,本文提出了
【基金项目】
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“XX设备核心器件和系统关键技术研究”项目的分项目;
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电子束熔丝增材制造具有材料利用率高、制造周期短、可加工大型复杂零件等特点,广泛应用于航空航天、船舶等重要制造领域。在电子束增材制造过程中,熔丝过渡状态对成形质量有直接影响。通过对过渡状态进行监测,有助于电子束熔丝增材制造保持良好的丝材状态,提高堆积体的成形质量和精度。但是常用监测手段(CCD相机和红外摄像)难以适应高温真空并伴有金属蒸气的工作环境。因此,针对复杂成形环境下监测困难的问题,本文提出了监测电子束熔丝成形过程的新方法,开发了适用于高温真空环境下的丝材过渡状态监测系统,并对其进行了电子束熔丝增材制造的监测验证实验。经过实验数据的分析和总结,完成了以下工作:(1)提出了一种新的熔丝增材制造过程的监测方法。在丝材上激励振动信号,振动信号经由丝材传递至基板上,通过对振动信号进行采集与分析,建立丝材过渡状态与振动信号之间的关系。(2)设计并制造出了适用于电子束熔丝增材制造的监测系统。监控系统包括信号发生器、振动探头、加速度传感器、数据采集卡和计算机。信号发生器在振动探头上施加激励电压,激励丝材产生振动。振动经由丝材传递至基板上,其信号被位于基板的加速度传感器采集,经过数据采集卡导入计算机进行分析。(3)实验结果表明了系统可以对电子束熔丝增材制造过程中丝材的状态进行监测,并且监测过程不受高温真空环境影响。根据信号强度可以对液桥过渡、滴状过渡、故障状态进行有效区分。当时信号强度小于-70d B时,丝材状态为滴状过渡,堆积体成形质量差。当信号强度-65d B~-55d B时,丝材状态为液桥过渡,成形质量较好。当信号强度大于-55d B时,丝材状态为粘丝的故障情况。
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