一種提高激光3d打印及表面處理材料利用率的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及3D打印及材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種提高激光3D打印及表面處理材料利用率的控制方法，其特征在于，在激光焊接時，將工件表面未被利用的粉末實時清理至工件下方的收集盤中，控制器對收集盤中的回粉量作實時檢測，并根據(jù)回粉量以閉環(huán)控制的方式對送粉量進行優(yōu)化控制，提高粉末材料的利用率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1）對激光3D打印和表面處理加工過程中未被利用的粉末實現(xiàn)有效清理和收集，實現(xiàn)材料的循環(huán)再利用；2）通過對送粉量和回粉量的實時監(jiān)測以及閉環(huán)控制，實現(xiàn)對粉末材料利用率的控制和優(yōu)化；3）在降低生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，提高加工成品的產(chǎn)品質(zhì)量；4）自動化程度高，有廣泛的市場前景。
【專利說明】一種提高激光3D打印及表面處理材料利用率的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印及材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種提高激光3D打印及表面處理材料利用率的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在激光3D打印及表面處理技術(shù)中，材料的利用率至關(guān)重要，一方面，它是指合格品中包含的材料數(shù)量在材料(原材料)總消耗量中所占的比重，即已被利用的材料與實際消耗的材料之比，說明材料被有效利用的程度；另一方面，它也對加工的合格產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響，粉末的利用率過低，證明加工過程中送粉量過高，多數(shù)材料未熔合，證明加工工藝出現(xiàn)問題，如果不及時調(diào)整，就會加工出大量廢品。因此，對激光3D打印及再制造技術(shù)材料利用率加以控制和提高，不僅可以降低生產(chǎn)成本，還可以對現(xiàn)有加工工藝進行監(jiān)控和改善，勢在必行。
[0003]專利號為CN201010276144.1的專利文件公開了一種自動粉末回收裝置，它適用于立體成型系統(tǒng)，殼體內(nèi)部形成密封空間；吹風裝置設(shè)置于密封空間內(nèi)，粉末過濾組件設(shè)置于殼體內(nèi)，用以將封閉空間的內(nèi)部分隔成第一空間及第二空間，其中成型物及吹風裝置設(shè)置于第二空間中；回收構(gòu)件設(shè)置于第二空間中；吸風裝置與第一空間連通，用以使第一空間形成負壓狀態(tài)，將吹風裝置對成型物進行清潔時所飛揚的塵埃粉末導(dǎo)入粉末過濾組件中，以過濾塵埃粉末，并將阻隔的粉末回收于回收構(gòu)件中。
[0004]專利號為CN201120089816.8的專利文件公開了一種罐身焊縫噴涂機的粉末回收裝置，包括粉末收集箱、過濾機構(gòu)、真空腔體、吸粉-清通切換機構(gòu)、真空源和脈沖氣源，粉末收集箱的側(cè)面板上設(shè)有粉末回收口和粉末輸出口 ；真空腔體設(shè)在粉末收集箱的上面板上，真空腔體通過粉末收集箱上的通孔和過濾機構(gòu)與粉末收集箱連通，吸粉-清通切換機構(gòu)密封地固定安裝在真空腔體的進氣孔上，吸粉-清通切換機構(gòu)位于粉末收集箱通孔的上方；脈沖氣源與吸粉-清通切換機構(gòu)連通。
[0005]專利號為CN201020553391.7的專利文件公開了一種噴粉室粉末回收裝置，粉末回收室內(nèi)設(shè)有可向兩側(cè)打開的翻板機構(gòu)，翻板機構(gòu)與粉末回收室兩邊的側(cè)板形成一抽風狹縫，在粉末回收室底部上連接有一抽風管，抽風管與離心通風機相連接，在抽風管上連接有一分別與粉末回收室和離心通風機連通的旋風粉末回收器。
[0006]上述專利文件中雖然都提到相關(guān)粉末的回收裝置以及方法，但都只是簡單的對廢棄的粉末加以回收，其粉末的循環(huán)控制都是開環(huán)的，都無法對生產(chǎn)中如何提高粉末的利用率做出更進一步的說明，無法指導(dǎo)生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種提高激光3D打印及表面處理材料利用率的控制方法，采用閉環(huán)控制的方法對粉末材料的循環(huán)過程進行實時監(jiān)控，進而提高激光3D打印及表面處理中粉末材料的利用率。[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0009]一種提高激光3D打印及表面處理材料利用率的控制方法，在激光焊接時，將工件表面未被利用的粉末實時清理至工件下方的收集盤中，控制器對收集盤中的回粉量作實時檢測，并根據(jù)回粉量以閉環(huán)控制的方式對送粉量進行優(yōu)化控制，提高粉末材料的利用率，其具體操作步驟如下:
[0010]I)跟隨激光焊槍的運行軌跡，吹掃裝置不斷將工件表面未被利用的粉末吹入工件下方的收集盤中，焊接過程中的送粉量由控制器實時記錄；
[0011]2)粉末由收集盤落入過濾裝置中，過濾裝置去除粉末中的雜質(zhì)后進行稱重，然后作為回粉送回粉箱中，實現(xiàn)粉末材料的循環(huán)使用，回粉稱重的參數(shù)傳輸給控制器；
[0012]3)控制器對送粉量和回粉量進行比較計算，根據(jù)回粉量設(shè)定值判斷當前送粉量的大小是否合理，并通過PLC控制器對送粉量進行實時調(diào)整，使焊接過程的粉末利用率不低于 90%ο
[0013]所述步驟3)中回粉量設(shè)定值為0.5?3.0g/min。
[0014]所述粉末材料是金屬或者是金屬與陶瓷的復(fù)合物。
[0015]所述吹掃裝置的動力為氬氣、氮氣或壓縮空氣中的一種。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:1)對激光3D打印和表面處理加工過程中未被利用的粉末實現(xiàn)有效清理和收集，實現(xiàn)材料的循環(huán)再利用；2)通過對送粉量和回粉量的實時監(jiān)測以及閉環(huán)控制，實現(xiàn)對粉末材料利用率的控制和優(yōu)化。3)在降低生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，對加工工藝進行監(jiān)控和改善，提高加工成品的產(chǎn)品質(zhì)量。4)自動化程度高，操作簡便，有廣泛的市場前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1-工件2-惰性氣體加工室3-激光焊槍4-送粉管5-吹掃管一 6_擋板7_吹掃管二 8-收集盤9-過濾裝置10-粉箱11-控制器
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明:
[0020]見圖1，是本發(fā)明一種提高激光3D打印及表面處理材料利用率的控制方法實施例結(jié)構(gòu)示意圖，激光焊槍3位于工件I的上方，送粉管4從激光焊槍3的一側(cè)上粉，吹掃管一5位于激光焊槍3運行軌跡的前方，用于清理工件待焊接表面，擋板6位于與送粉管4相對的激光焊槍的另一側(cè)，用于防止粉末飛濺，吹掃管二 7位于激光焊槍3運行軌跡的后方，用于清理焊后工件表面，將未被利用的粉末都吹到工件下方的收集盤8中，收集盤8下方為過濾裝置9，粉末經(jīng)過濾、稱量后返回粉箱10中，控制器11對整個過程進行監(jiān)控。惰性氣體加工室2可根據(jù)激光3D打印或激光表面處理的工藝要求選擇用或不用。
[0021]本發(fā)明所述的一種提高激光3D表面處理的材料利用率的控制方法，就是在激光焊接時，將工件I表面未被利用的粉末實時清理至工件下方的收集盤8中，控制器11對收集盤8中的回粉量作實時檢測，并根據(jù)回粉量以閉環(huán)控制的方式對送粉量進行優(yōu)化控制，提高粉末材料的利用率，其具體操作步驟如下:[0022]I)首先按照3D打印工件形狀，確定吹掃管一 5、擋板6和吹掃管二 7的位置和角度，避免和送粉管4以及工件I發(fā)生干涉，焊接時，跟隨激光焊槍3的運行軌跡，吹掃管一 5和吹掃管二 7不斷將工件表面對未被利用的粉末吹入工件下方的收集盤8中，焊接過程中的送粉量由控制器11實時記錄；吹掃管一 5和吹掃管二 7的動力為氬氣、氮氣或壓縮空氣中的任一種；
[0023]2)粉末由收集盤8落入過濾裝置9中，過濾裝置9去除粉末中的雜質(zhì)后進行稱重，然后作為回粉送回粉箱10中，實現(xiàn)粉末材料的循環(huán)使用，回粉稱重的參數(shù)傳輸給控制器11 ;
[0024]3)控制器11對送粉量和回粉量進行比較計算，根據(jù)回粉量的設(shè)定值判斷當前送粉量的大小是否合理，其中回粉量的設(shè)定值范圍為0.5?3.0g/min，并通過PLC控制器對送粉量進行實時調(diào)整，使焊接過程的粉末利用率不低于90%。
[0025]本發(fā)明適用的粉末材料是金屬或者是金屬與陶瓷的復(fù)合物。
[0026]實施例中，加工者先根據(jù)工藝需求，預(yù)先設(shè)置好一個回粉速率值，控制器根據(jù)回粉的重量計算出回粉的速率(單位為g/min)，當回粉量大于設(shè)定值時，控制器發(fā)出減小送粉速率的信號給PLC控制器，減小送粉速率；當回粉量小于設(shè)定值時，控制器將增加送粉速率信號給PLC控制器，增加送粉速率，其調(diào)節(jié)精度為lg/min。當粉箱中粉末不足時，可不停機補充新的粉末材料，加工完成后關(guān)閉激光3D打印系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種提高激光3D打印及表面處理材料利用率的控制方法，其特征在于，在激光焊接時，將工件表面未被利用的粉末實時清理至工件下方的收集盤中，控制器對收集盤中的回粉量作實時檢測，并根據(jù)回粉量以閉環(huán)控制的方式對送粉量進行優(yōu)化控制，提高粉末材料的利用率，其具體操作步驟如下： .1)跟隨激光焊槍的運行軌跡，吹掃裝置不斷將工件表面未被利用的粉末吹入工件下方的收集盤中，焊接過程中的送粉量由控制器實時記錄； . 2)粉末由收集盤落入過濾裝置中，過濾裝置去除粉末中的雜質(zhì)后進行稱重，然后作為回粉送回粉箱中，實現(xiàn)粉末材料的循環(huán)使用，回粉稱重的參數(shù)傳輸給控制器； .3)控制器對送粉量和回粉量進行比較計算，根據(jù)回粉量設(shè)定值判斷當前送粉量的大小是否合理，并通過PLC控制器對送粉量進行實時調(diào)整，使焊接過程的粉末利用率不低于.90%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高激光3D打印及表面處理材料利用率的控制方法，其特征在于，所述步驟3)中回粉量設(shè)定值為O. 5?3. Og/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高激光3D打印及表面處理材料利用率的控制方法，其特征在于，所述粉末材料是金屬或者是金屬與陶瓷的復(fù)合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高激光3D打印及表面處理材料利用率的控制方法，其特征在于，所述吹掃裝置的動力為氬氣、氮氣或壓縮空氣中的一種。
【文檔編號】B22F3/105GK103706791SQ201310667456
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】傅新皓, 邢飛, 普雄鷹, 徐國建, 黃雪 申請人:鞍山煜宸科技有限公司