CN107584119B - 一种提高熔丝沉积过程中送丝稳定性的自适应调节装置 - Google Patents

一种提高熔丝沉积过程中送丝稳定性的自适应调节装置 Download PDF

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Abstract

一种提高熔丝沉积过程中送丝稳定性的自适应调节装置，以解决现有控制丝材末端与熔池的距离采用开环控制，该方法容易产生熔池侧漏、飞溅或滴状不连续过渡等现象，造成沉积过程不稳定的问题。本发明的装置包括导丝嘴、绝缘套、高度调节装置、伺服电机、导线、控制器、继电器、滑动变阻器、定值电阻、开关、直流电源和垫板，绝缘套套装在导丝嘴上，绝缘套安装在高度调节装置上，高度调节装置与伺服电机电性连接，伺服电机与控制器通过导线连接，导丝嘴与继电器电性连接，继电器的常开引脚与控制器电性连接，垫板与直流电源电性连接，继电器、滑动变阻器、定值电阻、开关和直流电源依次组成串联电路。本发明用于电子束熔丝沉积金属增材制造。

Description

一种提高熔丝沉积过程中送丝稳定性的自适应调节装置
技术领域
本发明涉及一种电子束熔丝沉积加工技术，具体涉及一种提高熔丝沉积过程中送丝稳定性的自适应调节装置。
背景技术
在航空航天、微纳制造、生物医学工程等诸多领域，电子束熔丝沉积增材制造技术有着广泛应用。电子束熔丝沉积原理是将丝材在电子束的热源作用下熔化后凝固形成沉积体，在电子束熔丝沉积加工过程中电子束直接作用于丝材和基体金属上，丝材熔化后过渡至熔池，实现增材制造。熔丝沉积加工过程中，当丝材末端和熔池距离合适时，形成液桥过渡，此时能够保证沉积过程的稳定性；但当丝材末端和熔池距离不合适时为液滴过渡，此时容易产生飞溅，并且形成凹凸不平的沉积体上表面，沉积过程极不稳定。丝材末端与熔池的距离决定着沉积过程的稳定性和精度。目前常用的方法仍然为开环控制，即沉积体相对于电子束的下降距离不受其他因素的控制，而是一个相对独立的变量。一旦前层沉积体表面出现凹凸不平或受外界干扰，此方法很容易产生熔池侧漏、飞溅或滴状不连续过渡等现象，造成沉积过程不稳定。
发明内容
本发明为了解决现有控制丝材末端与熔池的距离采用开环控制，该方法容易产生熔池侧漏、飞溅或滴状不连续过渡等现象，造成沉积过程不稳定的问题，而提供一种提高熔丝沉积过程中送丝稳定性的自适应调节装置。
本发明的熔丝沉积加工过程中送丝过程的自适应调节装置，其组成包括导丝嘴、绝缘套、高度调节装置、伺服电机、导线、控制器、继电器、滑动变阻器、定值电阻、开关、直流电源和垫板，绝缘套套装在导丝嘴上，绝缘套安装在高度调节装置上，高度调节装置与伺服电机电性连接，伺服电机与控制器通过导线连接，导丝嘴与继电器电性连接，继电器的常开引脚与控制器电性连接，垫板与直流电源电性连接，继电器、滑动变阻器、定值电阻、开关和直流电源依次组成串联电路，采用直流电源为5V～24V、定值电阻的阻值为1Ω～10Ω。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
一、本发明将外加电流引入熔池，在熔丝沉积加工过程中增加额外电流能量，在熔池中形成电磁搅拌，有助于细化晶粒，避免了熔池侧漏、飞溅或滴状不连续过渡等现象，从而提升沉积体的性能。
二、本发明利用电路瞬态响应原理实现丝材末端自适应调节，响应速度快(微秒级)，装置简单，成本较低。
附图说明
图1是本发明装置的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括导丝嘴1、绝缘套2、高度调节装置4、伺服电机5、导线6、控制器7、继电器8、滑动变阻器9、定值电阻10、开关11、直流电源12和垫板14，绝缘套2套装在导丝嘴1上，绝缘套2安装在高度调节装置4上，高度调节装置4与伺服电机5电性连接，伺服电机5与控制器7通过导线6连接，导丝嘴1与继电器8电性连接，继电器8的常开引脚与控制器7电性连接，垫板14与直流电源12电性连接，继电器8、滑动变阻器9、定值电阻10、开关11和直流电源12依次组成串联电路，采用直流电源12为5V～24V、定值电阻10的阻值为1Ω～10Ω。导线与垫板14、导线与导丝嘴1均采用螺栓连接方式，不可使用电烙铁和焊锡丝连接方式。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的绝缘套2为橡胶绝缘套。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
本发明的工作原理：
步骤一、将垫板14固定于绝缘工作台13上，将基板15固定于垫板14上，绝缘工作台13的材质为石英或陶瓷。石英和陶瓷均具有耐高温1000℃的特性；
步骤二、采用直流电源12为5V～24V、定值电阻10的阻值为1Ω～10Ω，滑动变阻器9的最大电阻不超过20Ω；
步骤三、将丝材3装入导丝嘴1中，且丝材3的前端作用在基板15上；
步骤四：将程序写入到控制器7内，开始送丝增材，当控制器7检测到继电器8的常开引脚不导通时，则控制器7控制伺服电机5转动，通过高度调节装置4使得导丝嘴1下降；导丝嘴1下降至与基板15接触时，电路导通，继电器8的常开引脚闭合；当控制器7检测到继电器8的常开引脚闭合时，则控制器7控制伺服电机5保持当前位置不动；至此，实现熔丝沉积加工过程中送丝过程的自适应调节。

Claims (2)

1.一种提高熔丝沉积过程中送丝稳定性的自适应调节装置，其特征在于：所述装置包括导丝嘴(1)、绝缘套(2)、高度调节装置(4)、伺服电机(5)、导线(6)、控制器(7)、继电器(8)、滑动变阻器(9)、定值电阻(10)、开关(11)、直流电源(12)和垫板(14)，绝缘套(2)套装在导丝嘴(1)上，绝缘套(2)安装在高度调节装置(4)上，高度调节装置(4)与伺服电机(5)电性连接，伺服电机(5)与控制器(7)通过导线(6)连接，导丝嘴(1)与继电器(8)电性连接，继电器(8)的常开引脚与控制器(7)电性连接，垫板(14)与直流电源(12)电性连接，继电器(8)、滑动变阻器(9)、定值电阻(10)、开关(11)和直流电源(12)依次组成串联电路，采用直流电源(12)为5V～24V、定值电阻(10)的阻值为1Ω～10Ω。
2.根据权利要求1所述的一种提高熔丝沉积过程中送丝稳定性的自适应调节装置，其特征在于：所述绝缘套(2)为橡胶绝缘套。
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