激光快速成形送粉器的控制系统设计(1)

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1、万方数据第23卷第2期2010年3月机电产品开崖与剀新Development＆InnovationofMachinery＆EleetriealProducLsV01．23。No．2Mar．．2010文章编号：1002-6673(2010)02—151—03激光快速成形送粉器的控制系统设计于福鑫，杨光，王维(沈阳航空工业学院机电工程学院，辽宁沈阳110136)摘要：介绍了刮吸式送粉器的结构及工作原理，建立了基于PCI-1240运动控制卡的送粉器控制系统，研究了送粉率和送粉比例的控制方法，并进行了送粉实验。结果表明，通过控制粉盘转速可实现对送粉率的精确控制，送粉比例可调，满足功能梯度材料激光快

2、速成形对送粉器控制系统的需求。关键词：激光快速成形；送粉器；控制系统中图分类号：TP391．9文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2010．02．064TheControlSystemDesignofPowderFeederforLaserRapidFormingYUFu-Xin，YANGGuang，WANGWei(Dept．ofMechanicalandElectricalEngineering,ShenyangInstituteofAeronauticalEngineering,ShenyangLiaoning110136，China)Abstrac

3、t：Thestructureofthescrapingsuctionpowderfeederanditsprinciplearedescribed．ThepowderfeedingcontrolsystemwhichbasedonPCI一1240motioncontrolcardisbuilt．Itisresearchedthemethodofcontrollingthepowderfeedingrateandfeedingproportion．ThepowderfeedingexperimentsarecarriedOUt．Thetestsresultsshowthatthepowder

4、feedingratecanbecontroUedaccuratelybycontrol—lingtherotatingspeedofpowderdisc．Thepowderfeedingproportioncallbechanged．Itcanmeettherequirementoffunctionalgradedmaterialsmanufacturingbylaserrapidforming．Keywords：laserrapidforming；powderfeeder；controlsystem0引言金属粉末激光快速成形是在激光熔覆技术基础上．发展起来的一种金属零件激光直接成形技术

5、。采用高能激光束照射并熔化金属粉末．逐层堆积出结构复杂的金属实体零件，与传统加工方法相比．具有低成本、高效率、高柔性、短周期等特点，同时金属材料在激光的热作用下快速熔化并凝固。可获得许多常规材料在常规条件下无法得到的精细组织，使材料的各方面性能得到提高[12．1。本文针对激光快速成形对送粉器控制系统的需求，在建立一套由三路送粉器组成的送粉系统后，对送粉器控制系统进行了设计．并研究了送粉率和送粉比例的控制方法，这对发挥金属粉末激光快速成形的技术优势具有重要意义。1送粉器结构与工作原理送粉器的主要作用是按照一定的速率将粉末送进送收稿日期：2010—01—17作者简介：于福鑫(1983-)，男，

6、硕士研究生。研究方向快速原型技术与反求工程。粉管路中，本设计中采用刮吸式送粉器P1，其结构如图1所示．粉盘上制有环形沟槽，工作时金属粉末由自重从储料筒下端的圆柱形出粉口落到粉盘的沟槽中，步进电机带动转轴使粉盘转动并将粉末运至吸粉嘴处，在气体的压力下金属粉末被吸粉嘴吸人，并由出粉管送出，再经粉路和送粉头把粉末送入激光照射下所形成的熔池中。实现金属零件的激光快速成形。为防止某些金属在成形过程中氧化。送粉载气使用保护性气体．储料筒、粉盘和吸粉嘴均处于密1．储料筒2．粉盘3．转轴4．吸粉嘴5．出粉管图1送粉器结构简图Fig．1Thestructureofthepowerfeeder闭环境中，由进气

7、管充入保护性气体，通过气体压力将粉末从吸粉嘴处压出。2控制系统设计(1)硬件组成。功能梯度材料是指在内部组分、性能、结构等方面，从一部分到另一部分呈连续变化或分层阶梯式变化的新型材料，它的特点是不同的部分可以151万方数据·测试与控制·发挥出不同的性能13．q。为满足激光快速成形制造功能梯度材料的需求．本设计采用三部可独立运行的刮吸式送粉器组成送粉系统．每部送粉器装有一种粉末，从而使二三路送粉器可以实现三种不同粉末材料的