激光增材制造中控制閥流量監(jiān)測

激光增材制造（LAM）設(shè)備有兩種類型:粉末床和送粉式。1）以同步送粉為技術(shù)特征的激光熔覆沉積（Laser Cladding Deposition，LCD）技術(shù)；2）以粉床鋪粉為技術(shù)特征的選區(qū)激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）技術(shù)。根據(jù)美國材料實驗協(xié)會(ASTM)“ASTMF42–增材制造”的分類定義，SLA歸類為光聚合工藝;SLS和SLM歸類為粉床工藝;LENS歸類為有向能量沉積工藝。這些工藝利用不同類型的激光和材料沉積方法來實現(xiàn)逐層制造。下面著重概述這兩種典型LAM技術(shù)中控制閥流量監(jiān)測。

目前，基于激光的最具代表性增材制造工藝包括立體光刻技術(shù)(SLA)、激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)(SLS)、激光選區(qū)熔化技術(shù)(SLM)和激光熔覆技術(shù)(LENS)。特別是在工業(yè)應(yīng)用的增材制造主流技術(shù)都是利用激光為能量源將粉末熔化或粘結(jié)成型，例如SLM、SLS、LSF等技術(shù)。激光在進行粉末熔融的過程中，會與氧氣、氮氣等氣體發(fā)生反應(yīng)，造成成型零件質(zhì)量不合格。為防止在粉末熔融的過程中被氧化，一般的增材制造激光成型設(shè)備的加工區(qū)域都是處在惰性氣體保護中或真空環(huán)境中。

現(xiàn)有技術(shù)中通常進行氣氛控制首先通過進、排氣閥門與手控流量計，調(diào)節(jié)設(shè)備各個部分惰性氣體進入量，并通過氧傳感器檢測成型區(qū)域氧含量，當(dāng)氧含量較低時，關(guān)閉大流量惰性氣體進入閥，開啟小流量惰性氣體進入閥，從而維持整個成型過程中所需的氣氛環(huán)境。而整個成型過程中小流量氣體始終通入，使氧含量達到要求后持續(xù)降低，由此造成不必要的浪費；其次成型過程中突發(fā)意外造成氧含量上升，將導(dǎo)致大流量氣體與小流量氣體來回切換，控制程序麻煩且設(shè)備穩(wěn)定性差；

這就需要監(jiān)測增材制造而形成的流體控制閥，該流體控制閥具有有助于熱管理的屬性處理高壓下的流動流體可能需要使用控制設(shè)備來達到能量損失或高壓降。然而，流過這種控制設(shè)備的流體的極端條件可能由于氣蝕(可以是指流體對控制設(shè)備部件的高速內(nèi)爆)造成控制設(shè)備的腐蝕。控制設(shè)備的腐蝕可能會降低控制設(shè)備達到期望的能量損失或高壓降的能力的有效性。除腐蝕問題之外，流體的高壓和高速流動還可能導(dǎo)致閥內(nèi)的流動特性變得不可預(yù)測和不穩(wěn)定。為監(jiān)測流體的流向工采網(wǎng)推薦使用瑞士IST硅流量傳感器 熱式質(zhì)量流量傳感器–SFS01。

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