等離子熔積直接成形形貌尺寸監(jiān)測技術(shù)基礎(chǔ).pdf

1、金屬零件與模具直接快速制造技術(shù)能夠大幅度縮短制造周期,降低制造成本,提高金屬制件的質(zhì)量。這些優(yōu)勢金屬零件與模具快速制造成為國內(nèi)外快速成形與制造(RP&M)技術(shù)的研究前沿。其中,采用低成本、高效率的高能束等離子射流為熱源的等離子熔積直接制造技術(shù)(PPDM:Plasma Powder Deposition Manufacture)尤其引人注目。它將等離子、材料科學(xué)、計算機科學(xué)、自動控制技術(shù)等高新技術(shù)融合為一體,是一種半熔融/熔融的堆積生長型

2、、急速加熱與凝固的、非傳統(tǒng)的快速成形加工方式。
　　等離子熔積直接制造技術(shù)的重點除了工藝的研究,制造系統(tǒng)的設(shè)備研制也是關(guān)鍵。創(chuàng)型創(chuàng)質(zhì)實驗室自行開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的等離子熔積與銑削復(fù)合五軸制造數(shù)控機床。提出了采用“PC+數(shù)控運動板卡”組成的開放式數(shù)控系統(tǒng)的新方案。并采用基于ARM7TDMI-STM芯片組擁有64K閃存的32位高性能嵌入式控制器ARM7(Advanced RISC Machine)來實現(xiàn)對堆焊參數(shù)的控制。其中,測控

3、技術(shù)是該成形方法能否實現(xiàn)的關(guān)鍵因素,該測控系統(tǒng)主要包括熔池形貌檢測、熔池溫度檢測、成形零件實時高度檢測、實時控制算法以及運動控制等的研究與實現(xiàn)。
　　熔池形貌檢測是檢測的重點。由于熔池區(qū)存在大量的弧光、飛濺等噪聲,不易獲得清晰穩(wěn)定的近熔池區(qū)圖像。鑒于弧光與熔積電流及電弧區(qū)輻射之間的相互關(guān)系,本文采用與等離子光譜匹配的濾光系統(tǒng)將強烈紫外及部分可見光濾去,余留的光作為光源,通過CCD獲得了穩(wěn)定的近熔池區(qū)圖像。通過圖像采集卡與計算機圖像

4、處理單元互相通信完成圖像采集、存儲、處理、特征提取、偏差提取、過程控制等任務(wù)。
　　本文在系統(tǒng)各測控模塊的支持下對等離子熔積成形工藝進(jìn)行了系統(tǒng)研究,找出熔積電流、移動速度和送粉流量等主要工藝參數(shù)對熔積件形貌的影響規(guī)律;采用MATLAB中的多元高次曲線擬合的方法建立了熔積形貌幾何預(yù)測模型,掌握了熔積工藝參數(shù)對熔積成形形貌的影響規(guī)律
　　在本系統(tǒng)中,數(shù)控軌跡運動和等離子熔積加工控制協(xié)調(diào)工作也是十分重要的。本文開發(fā)的系統(tǒng)可由熔積加