[发明专利]一种电子束熔丝沉积缺陷在线检测系统及方法

说明书

本发明提供一种电子束熔丝沉积缺陷在线检测系统及方法，该系统包括超声激发模块、回波接收模块和缺陷判别模块，其中：所述超声激发模块，设置在电子束熔丝沉积设备的真空室的内部，用于生成预设规格的电子束脉冲，并将所述电子束脉冲发射至待检测沉积层，产生对应的超声信号；所述回波接收模块，用于在所述超声信号进入所述待检测沉积层内部之后，采集所述待检测沉积层内部反射的回波信号；所述缺陷判别模块设置在所述真空室的外部，用于对所述回波信号进行处理，得到所述待检测沉积层的缺陷信息。本发明对已沉积层进行在线缺陷检测，检测精度高且不受待检测沉积层形状及尺寸的限制。

技术领域

本发明涉及增材制造无损检测技术领域，尤其涉及一种电子束熔丝沉积缺陷在线检测系统及方法。

背景技术

电子束熔丝沉积技术是一种增材制造方法，其在真空条件下以高能电子束作为热源，以丝材为原材料，通过逐层沉积的方式实现零件的制造。该技术具有沉积效率高、可制备复杂结构零件、真空条件污染小、原料及能量利用率高等特点，在航空航天、汽车、医疗等领域有广泛的应用前景。由于电子束熔丝沉积过程采用逐层沉积的方式，各层在沉积时会经历多次加热、冷却的热循环，且各层的热循环不尽相同，导致整个零件具有复杂的热历史，也极易导致缺陷的产生。

现阶段电子束熔丝沉积制造多以钛合金等高价值金属为原料，面向航空航天等领域制造复杂关键零部件，因而通常单体零件的价值较高。若零件中出现缺陷，可能会降低零件性能及寿命，甚至导致零件报废，进而造成资源浪费并增加成本，也限制了电子束熔丝沉积制造技术的应用，故需要无损检测技术来保障零件的质量。目前常用的无损检测技术，如射线检测、工业CT等，通常用于对加工完成后的零件在真空室外进行离线整体检测。这种离线检测手段虽然能在投入使用之前对零件进行质量评价，但对复杂零件、大型零件的检测精度受限，且无法通过检测提升零件制造的良品率。一旦检出缺陷，零件的返修将会增加额外的工序和成本。因此需要在沉积过程中对已沉积零件进行在线无损检测，以便于在沉积制造过程中及时发现和修复缺陷，提升零件沉积的质量。然而，现有的在线无损检测方法还存在缺陷，例如，检测范围只能针对沉积层的外观形貌及表面缺陷进行在线检测，或者，在检测复杂形状、大尺寸的已沉积层时的灵敏度和分辨率较低。

因此，现在亟需一种电子束熔丝沉积缺陷在线检测系统及方法来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电子束熔丝沉积缺陷在线检测系统及方法。

本发明提供一种电子束熔丝沉积缺陷在线检测系统，包括超声激发模块、回波接收模块和缺陷判别模块，其中：

所述超声激发模块，设置在电子束熔丝沉积设备的真空室的内部，用于生成预设规格的电子束脉冲，并将所述电子束脉冲发射至待检测沉积层，产生对应的超声信号；

所述回波接收模块，用于在所述超声信号进入所述待检测沉积层内部之后，采集所述待检测沉积层内部反射的回波信号；

所述缺陷判别模块设置在所述真空室的外部，用于对所述回波信号进行处理，得到所述待检测沉积层的缺陷信息。

根据本发明提供的一种电子束熔丝沉积缺陷在线检测系统，所述超声激发模块基于所述电子束熔丝沉积设备的电子枪，通过偏转线圈对电子枪产生的同轴电子束偏转大于等于5°形成离轴电子束，以形成离轴电子束，使得所述偏转线圈对所述离轴电子束进行周期性偏转，进而在待检测位置处生成电子束脉冲，其中，所述离轴电子束在所述待检测沉积层表面的作用位置为待检测位置，所述电子束脉冲的束流值满足的条件为：

其中，I′表示所述电子束脉冲的束流值，I表示当前电子束熔丝沉积过程中进行熔丝沉积的实际束流值。