[实用新型]激光金属沉积成形的基板预热系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光金属沉积成形的基板预热系统，具体地说是在激光金属沉积成形过程中，通过基板预热器、相应的硬件集成控制单元和软件操作界面，实现在不同基板预热温度下的金属零件的激光沉积成形的激光金属沉积成形的基板预热系统。

背景技术

快速原型制造(Rapid Prototyping，以下简称RP)技术是九十年代发展起来的一项高新技术。它是在计算机辅助设计(CAD，Computer AidedDesign)、计算机辅助制造(CAM，Computer Aided Manufacturing)技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的，在不需要任何刀具、模具及工装卡具的情况下，可将任意复杂形状的设计方案快速转换为三维的实体模型或样件。自一九八八年第一台商品成型机问世以来，RP技术得到了迅速的推广应用，它大大缩短了新产品的研发周期，确保了新产品的上市时间和新产品开发的一次成功，显著提高了产品在市场上的竞争力和企业对市场的快速反应能力。

同时，激光金属沉积成形过程是一个非线性的、伴随着复杂相变的加工过程。成形过程中所具有的能量集中输入、快速加热冷却等特点，从而成形试样内部以及试样与基板间存在着巨大的温度梯度，使得试样的微观组织呈现很强的方向选择性，影响试样的各种性能。同时，剧烈的温度梯度也使得试样在成形过程中产生很大的热应力，当热应力达到材料极限时，试样将产生裂缝甚至发生断裂。因此，如何降低成形过程的温度梯度和热应力、抑制沉积过程试样裂缝的产生成为激光金属沉积成形技术迫切需要解决的重要问题。目前基板预热系统在激光金属沉积成形加工过程中的应用尚未见报道。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种激光金属沉积成形的基板预热系统，能够在稳定的温度场下保证成形件的质量及尺寸精度要求。

为实现上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括基板预热器及其温度控制装置，其中基板预热器为一箱体结构，具有底板、设于底板周边的内壁及外壁，内壁与外壁之间设有保温材料，在底板上通过隔热材料安装有电加热管，在箱体内、电加热管的上方安装有铜板，电加热管的接线端与温度控制装置相连。

所述温度控制装置包括温度控制器及监控计算机，其中温度控制器的输入端与设于箱体内的温度传感器相连，输出端接至电加热管的接线端；所述温度传感器的输出端还通过温度数据采集模块和串行通信接口转换模块接至监控计算机，该监控计算机的输出端通过温度控制模块与电加热管的接线端相连；所述电加热管在箱体内呈“弓”字形迂回排布；所述铜板由支撑块支撑安装于底板上；所述底板底部设有底座；所述保温材料为石棉；所述隔热材料为耐火瓷板。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.为激光金属沉积成形技术提供了稳定的温度场。实践证明，温度场分布是反映加工过程条件的一个重要参数，稳定的温度场能够保证成形件的质量及尺寸精度要求。利用本实用新型使基板预热，有效地降低了成形过程中试样和基板的温度梯度，还可以让成形过程的温度场更加稳定。

2.自动化程度高。本实用新型以热传导理论和激光金属沉积成形技术为理论依据研制的激光金属沉积成形过程基板预热系统，包括相应的硬件集成控制单元和软件操作界面，温度控制采用双路冗余设计，即智能PID控制和计算机控制，实现基板预热温度在常温～560℃范围内连续调节，控制过程全自动进行，不需人为干预，实现对基板预热温度的实时检测和记录。

3.基板预热均匀性好，控制精度高。PID温度控制反映速度快、精度高，可达到±0.1℃；同时，利用紫铜板通过电加热管形成的温度场均匀、稳定，为激光金属沉积成形技术中存在的裂缝甚至发生断裂的问题提供了一个有效的解决途径。

附图说明

图1为本实用新型电气结构图；

图2A为本实用新型的基板预热器外观示意图；

图2B为图2A的仰视图；

图3为本实用新型的基板预热器内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。