CN117564299A - 一种环境可调的激光增材制造供液***及其工艺流程方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环境可调的激光增材制造供液***及其工艺流程方法，包括溶液构建***、溶液输送及调控***、废液收集及循环***、熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***、实验舱***、供气***和熔覆头移动及保护装置。实现了对环境溶液介质的精准调控与沉积层实时淬火处理，有效控制激光增材过程中熔池冶金缺陷的形成，通过控制在一定溶液介质环境中进行激光增材制造，对环境溶液介质实现精准调控与沉积层实时淬火处理，有效控制激光增材过程中熔池冶金缺陷的形成，改善材料内部冶金结合质量，提高针对目标服役工况结构件设计、优化，减少增材制造打印次数，提高生产效率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工制造技术领域，尤其是一种环境可调的激光增材制造供液***及其工艺方法。
背景技术
激光熔覆技术是一种先进的材料表面改性技术，具有冷却速度快、涂层稀释率低、熔覆材料广泛及易于实现自动化的特点，被广泛应用于结构修复中。
但在激光熔覆过程中，激光能量主要作用于基体表面的熔池，增加了激光能量对基体的热输入，可能导致较大的应力和裂纹。现有技术中存在常规大气氛围激光增材制造构件存在内部冶金缺陷而显著降低材料在极端环境下的服役性能、影响产品质量、成品率和市场应用的难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种环境可调的激光增材制造供液***及其工艺流程方法，实现了对环境溶液介质的精准调控与沉积层实时淬火处理，有效控制激光增材过程中熔池冶金缺陷的形成，通过控制在一定溶液介质环境中进行激光增材制造，对环境溶液介质实现精准调控与沉积层实时淬火处理，有效控制激光增材过程中熔池冶金缺陷的形成，改善材料内部冶金结合质量，提高针对目标服役工况结构件设计、优化，减少增材制造打印次数，提高生产效率，降低生产成本。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种环境可调的激光增材制造供液***，包括溶液构建***、溶液输送及调控***、废液收集及循环***、熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***、实验舱***、供气***和熔覆头移动及保护装置；
溶液构建***提供混合溶液，混合溶液通过溶液输送及调控***中的溶液输送管路由实验舱***的溶液进液口进入实验舱主体中，实验舱***底部设有废液排液口，实验舱中的废液通过废液排液口进入废液收集及循环***中，熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***包括熔覆层淬火处理装置，熔覆层淬火处理装置顶部设有淬火液通道和保护气帘通道，淬火液通道位于保护气帘通道外侧，熔覆头移动及保护装置位于实验舱主体内，淬火液通过所述熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***中的淬火液输送管路输送到熔覆头移动及保护装置中，保护气通过供气***中的保护气管路进入熔覆头移动及保护装置；
溶液构建***可为激光增材***提供所需特殊性质的溶液介质，溶液输送及调控***可实现溶液的稳定输运及根据反馈进行精准调控，废液收集及循环***可收集实验舱中的废液且在加工过程中可实现对实验舱中溶液介质的循环使用，熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***用于对熔覆层进行淬火处理和熔覆加工区域的保护以及向熔覆层淬火装置提供淬火液且实时控制淬火液的流量大小，实验舱***可盛放溶液为激光增材***提供特定的溶液环境，供气***可为激光增材过程提供特殊成分的气体用于形成局部干区以及为熔覆层淬火处理装置提供保护气氛，熔覆头移动及保护装置可用于控制熔覆头加工过程中的移动和在溶液环境中形成局部干区保护以激光熔覆头。
在一些实施方式中，溶液构建***包括若干储液罐、过滤器、水泵、电动流量阀和溶液混合罐；
储液罐用于储存不同性质的待混合溶液，待混合溶液通过过滤器过滤后由水泵输送至溶液混合罐，电动流量阀位于溶液混合罐的入口处以控制各待混合溶液的流量，溶液混合罐内部设有溶液混合装置；
过滤器用于过滤待混合溶液中的杂质，水泵用于将过滤后的待混合溶液输送至溶液混合罐，电动流量阀用于控制进入溶液混合罐中各溶液的流量并配合实验舱内溶液状态传感器反馈信息，实现对溶液性质的精准控制，溶液混合罐内部设有溶液混合装置，用于将溶液混合以得到特定性质的溶液。
在一些实施方式中，溶液输送及调控***包括截止阀、过滤器、水泵、单向阀、三通管、流量计、温度传感器和温度控制装置；
由溶液构建***提供的混合溶液经过截止阀后到达过滤器中，在过滤器中完成过滤，已过滤的混合溶液在水泵的作用下经过单向阀、三通管、流量计、温度传感器和温度控制装置最后在实验舱主体的溶液进液口进入实验舱***；
截止阀用于控制溶液输送管路闭合，切换工作状态，水泵用于将混合后的溶液或加工过程中过滤后循环使用的溶液输送至实验舱内，单向阀用于控制管路中溶液的流动方向，避免溶液出现逆流，三通管用于改变流体方向，流量计用于监测管路中溶液的流量大小，温度传感器用于监测输送管路中溶液的温度信息并与实验舱内溶液传感器的监测信息相结合共同反馈给温度控制装置，温度控制装置可根据设定值或由溶液状态传感器与温度传感器共同反馈的监测信息，实现向实验舱内注入特定温度的溶液和对管路中的溶液温度实时控制，减少加工过程中因溶液循环而导致的实验舱溶液温度波动。
在一些实施方式中，废液收集及循环***包括废液收集***和废液循环***；
废液收集***包括废液收集管路、电动流量阀、过滤器、水泵和废液收集罐；
从实验舱***的废液排液口排出的废液经过电动流量阀后经过滤器过滤得到第一次过滤的废液，第一次过滤的废液在水泵的作用下沿废液收集管路进入废液收集罐，废液收集罐中设有过滤装置，对第一次过滤的废液进行第二次过滤后将其收集；
电动流量阀用于精准控制废液收集管路中的溶液流量，过滤器用于初步过滤因激光加工而产生并进入溶液环境的杂质，水泵用于输送废液至废液收集罐，废液收集罐内用于收集经过二次过滤的废液，废液收集罐内设有过滤装置用于二次过滤废液中的其他杂质；
废液循环***包括废液循环管路、电动流量阀、水泵和单向阀；废液循环管路用于循环废液，废液收集罐中的废液经过废液循环管路，到达电动流量阀后在水泵的作用下经过单向阀回到溶液输送及调控***；
电动流量阀用于控制废液循环功能的启用及控制溶液流量大小，水泵用于将废液收集罐中过滤后的废液输送至溶液输送及调控***，单向阀用于避免废液循环***出现逆流。
在一些实施方式中，熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***还包括淬火液供给***；淬火液通道用于将淬火液喷洒至熔覆层上实现对熔覆层的淬火处理，保护气帘通道用于提供一定的保护气氛，减少淬火液对正在进行熔覆加工区域的影响；
淬火液供给***包括淬火液储存罐、淬火液输送管路、过滤器、水泵、电动流量阀；
淬火液储存于淬火液储存罐中，淬火液经过过滤器过滤后，在水泵的作用下经过淬火液输送管路以及电动流量阀进入熔覆层淬火处理装置中；
淬火液输送管路用于输送淬火液，过滤器用于过滤淬火液中的杂质，水泵用于将淬火液储存罐中的淬火液输送至熔覆层淬火处理装置，电动流量阀可根据熔覆层温度及形貌精准控制淬火液流量，以获得最佳淬火处理效果。
在一些实施方式中，熔覆层淬火处理装置顶部还设有若干螺栓孔以及淬火液管道和保护气管道，熔覆层淬火处理装置与密封桶通过螺栓紧固连接，淬火液输送管路穿过密封桶并与熔覆层淬火处理装置顶部的淬火液管道相连。
在一些实施方式中，实验舱***包括实验舱主体、实验舱盖、溶液进液口、淬火液进液口、废液排液口、进气口、排气口、雷达液位计和溶液状态传感器；
实验舱主体设有溶液进液口、淬火液进液口以及废液排液口，由溶液构建***提供混合溶液从溶液进液口进入、淬火液供给***提供的淬火液由所述淬火液进液口进入，实验舱主体中的废液通过废液排液口排出，实验舱盖位于所述实验舱主体的上部，实验舱盖顶部开有排气口，用于调节舱内压力且排气口上方设有排气阀，雷达液位计设置于实验舱盖顶部，雷达液位计设置于实验舱盖顶部用于实时监测舱内溶液液面高度，溶液状态传感器安装于实验舱主体内壁，用于监测环境中溶液的温度、pH等信息且将监测信息实时反馈给控制***。
在一些实施方式中，供气***包括排液气气瓶组、保护气气瓶组、供气阀、排液气管路和保护气管路；
排液气气瓶组通过供气阀将高压气源经过排液气管路输送到熔覆头移动及保护装置中，保护气气瓶组中存储的保护气通过供气阀经过保护气管路输送到熔覆头移动及保护装置。
排液气气瓶组为熔覆头移动及保护装置中的排液罩创造局部干区提供高压气源，保护气气瓶组为熔覆层淬火处理装置的保护气帘通道提供保护气，供气阀可调节供气管路的压力和流量，排液气管路穿过实验舱主体且与排液罩相连，保护气管路穿过实验舱主体且穿过密封桶后与熔覆层淬火处理装置顶部的保护气管道相连，排液气管路与实验舱主体、保护气管路与实验舱主体和密封桶之间设置有密封。
在一些实施方式中，熔覆头移动及保护装置包括机械手、密封桶和排液罩；
机械手的一端固定于实验舱主体的内壁上，另一端与密封桶连接，机械手末端可以执行多自由度运动轨迹，密封桶用于密封激光头将其与溶液环境隔绝，避免激光头与所述溶液环境相接触，排液罩可在所述溶液环境中形成局部干区；
排液罩内壁设有红外探测器与高清摄像头；
红外探测器用于监测熔池中心温度，高清摄像头用于观察熔覆层的形貌，根据红外探测器反馈的温度信息和高清摄像头观测到的熔覆层形貌控制电动流量阀开度继而控制淬火液的流量以达到最佳淬火效果获得更好的熔覆质量。
一种环境可调的激光增材制造供液***工艺流程方法，包括以下步骤：
S1.调整激光增材装置至正常的工作位置，打开排液气气瓶组的供气阀并调整至合适的压力和流量，气体从排液罩底部气道出口喷出，形成稳定的高压排液气帘以将待加工区域的溶液排开产生局部干区；
S2.将各待混合溶液置于储液罐中，根据需求调节电动流量阀的开度，启动水泵，将待混合的溶液输送至溶液混合罐中，启动溶液混合罐中的溶液混合装置，将溶液混合后获得混合溶液；
S3.待溶液混合后开启溶液输送及调控***中的截止阀和水泵，设定实验舱内溶液的目标温度，启动温度控制装置，将混合后的溶液注入到实验舱内，开启雷达液位计，实时监测实验舱内的液位信息以控制溶液输送管路中溶液流量大小；
S4.开启保护气气瓶组的供气阀并调整至合适的压力和流量，保护气从熔覆层淬火处理装置底部的保护气帘通道出口喷出形成保护气帘，减少淬火液对正在加工区域的影响；
S5.调节淬火液供给***的电动流量阀并开启水泵，淬火液从熔覆层淬火处理装置底部的淬火液通道出口喷出以实现对熔覆层的淬火冷却；
S6.待舱内溶液到达指定液位高度后关闭溶液输送及调控***中的截止阀和水泵，运行激光增材制造***，进行特殊溶液环境下的激光熔覆工作，激光熔覆过程中实验舱内有排液气和保护气注入，需通过调节实验舱盖上的排气阀控制实验舱内的压力；
S7.进行激光熔覆作业的同时根据排液罩上的红外探测器反馈的熔池中心温度信息及高清摄像头观测到的熔覆层形貌实时控制淬火液供给电动流量阀的开度，进而根据熔覆层的热积累情况及熔覆层形貌实时调节淬火液的流量；
S8.进行激光熔覆作业的同时运行废液收集及循环***，开启废液收集管路中的电动流量阀和水泵，开启废液循环管路中的电动流量阀和水泵，废液循环过程中温度控制装置根据溶液状态传感器和温度传感器的反馈信息自动调节溶液输送管路中溶液的温度，确保实验舱内溶液环境温度稳定；
S9.依据雷达液位计监测到的实验舱内液位波动情况调节电动流量阀的开度，确保实验舱内溶液的液位稳定；
S10.激光熔覆工作完成后关闭淬火液供给***的水泵和电动流量阀，关闭保护气气瓶组的供气阀，关闭温度控制装置，关闭废液循环管路中的电动流量阀和水泵，将实验舱内的废液输送至废液收集罐中。待实验舱内的废液全部被输送至废液收集罐后关闭排液气气瓶组的供气阀，关闭废液收集管路中的电动流量阀和水泵。
本发明所具有的有益效果：
（1）本发明能够构建一种环境可调的激光增材制造环境，设计采用可以精准调控不同溶液混合比例的溶液构建***及温度自动调节功能，可根据需求构建不同的溶液环境，有效调控熔池冶金过程中缺陷的形成，能够显著提升增材制造材料内部冶金结合质量和力学性能。
（2）本发明可以实现对熔覆层进行实时淬火处理，设计使用熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***，可根据红外探测器和高清摄像头的反馈信息实时调节淬火液的流量，同时保护气帘可以避免淬火液对正在加工区域的影响，显著提高成形件的质量和性能。
（3）本发明废液收集及循环***具有过滤净化实验舱内溶液、循环使用功能，循环***不工作时可作为废液收集装置，工作时可以过滤净化实验舱内的溶液并注入至溶液输送及调控***中循环使用，一方面可以有效减少实验舱内溶液中的杂质保证溶液环境的稳定性以获得更好的激光熔覆效果，另一方面溶液循环使用可以有效降低实验加工成本，提高成形件的经济效益。
（4）本发明的技术方案可以实现对环境溶液介质的精准调控与沉积层实时淬火处理，保障成形质量与性能，缩短作业时间和降低作业成本，全程易于实现机械化与自动化。
附图说明
图1为本发明一种环境可调的激光增材制造供液***的结构示意图；
图2为本发明的熔覆层淬火处理装置的淬火液和保护气帘通道示意图；
图3为本发明的熔覆层淬火处理装置主视图。
附图标记说明：
1、溶液构建***；2、溶液输送及调控***；3、废液收集及循环***；4、熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***；5、实验舱***；6、供气***；7、熔覆头移动及保护装置；
101、储液罐；102、待混合溶液；103、待混合溶液输送管路；104、过滤器一；105、水泵一；106、电动流量阀一；107、溶液混合罐；108、溶液混合装置；109、混合溶液；
201、溶液输送管路；202、截止阀；203、过滤器二；204、水泵二；205、单向阀一；206、三通管；207、流量计；208、温度传感器；209、温度控制装置；
301、电动流量阀二；302、过滤器三；303、水泵三；304、废液收集管路；305、废液；306、过滤装置；307、废液收集罐；308、废液循环管路；309、电动流量阀三；310、水泵四；311、单向阀二；
401、淬火液通道；402、保护气帘通道；403、螺栓孔；404、保护气管道；405、淬火液管道；406、淬火液储存罐；407、淬火液；408、过滤器四；409、水泵五；410、淬火液输送管路；411、电动流量阀四；
501、雷达液位计；502、实验舱盖；503、排气阀；504、排气口；505、实验舱主体；506、废液排液口；507、基板；508、溶液；509、溶液状态传感器；510、溶液进液口；511、淬火液进液口；
601、排液气气瓶组；602、保护气气瓶组；603、供气阀；604、保护气管路；605、排液气管路；
701、机械手；702、密封桶；703、排液罩；704、红外探测器；705、高清摄像头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种环境可调的激光增材制造供液***，包括溶液构建***1、溶液输送及调控***2、废液收集及循环***3、熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***4、实验舱***5、供气***6和熔覆头移动及保护装置7；
所述溶液构建***1提供混合溶液109，混合溶液109通过所述溶液输送及调控***2中的溶液输送管路201由所述实验舱***5的溶液进液口510进入实验舱主体505中，所述实验舱***5底部设有废液排液口506，实验舱中的废液通过废液排液口506进入所述废液收集及循环***3中，所述熔覆头移动及保护装置7位于实验舱主体505内，淬火液通过所述熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***4中的淬火液输送管路410输送到所述熔覆头移动及保护装置7中，保护气通过所述供气***6中的保护气管路604进入所述熔覆头移动及保护装置7。
溶液构建***1可为激光增材***提供所需特殊性质的溶液介质，溶液输送及调控***2可实现混合溶液109的稳定输运及根据反馈进行精准调控，废液收集及循环***3可收集实验舱***5中的废液305且在加工过程中可实现对实验舱***5中溶液介质的循环使用，熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***4用于对熔覆层进行淬火处理和熔覆加工区域的保护以及向熔覆层淬火装置提供淬火液407且实时控制淬火液407的流量大小，实验舱***5可盛放溶液508为激光增材***提供特定的溶液环境，供气***可为激光增材过程提供特殊成分的气体用于形成局部干区以及为熔覆层淬火处理装置提供保护气氛，熔覆头移动及保护装置7可用于控制熔覆头加工过程中的移动和在溶液环境中形成局部干区保护以激光熔覆头。
溶液构建***1包括若干储液罐101、过滤器一104、水泵一105、电动流量阀一106和溶液混合罐107；
储液罐101用于储存不同性质的待混合溶液102，待混合溶液102沿待混合溶液输送管路103进入过滤器一104过滤后由水泵一105输送至溶液混合罐107，电动流量阀一106位于溶液混合罐107的入口处以控制各待混合溶液102的流量，溶液混合罐107内部设有溶液混合装置108；
过滤器一104用于过滤待混合溶液102中的杂质，水泵一105用于将过滤后的待混合溶液102输送至溶液混合罐107，电动流量阀一106用于控制进入溶液混合罐107中各溶液的流量并配合实验舱内溶液状态传感器509反馈信息，实现对溶液性质的精准控制，溶液混合罐107内部设有溶液混合装置108，用于将溶液混合以得到特定性质的溶液。
溶液输送及调控***2包括截止阀202、过滤器二203、水泵二204、单向阀一205、三通管206、流量计207、温度传感器208和温度控制装置209；
由溶液构建***1提供的混合溶液109经过截止阀202后到达过滤器二203中，在过滤器二203中完成过滤，已过滤的混合溶液在水泵二204的作用下经过单向阀一205、三通管206、流量计207、温度传感器208和温度控制装置209最后在实验舱主体505的溶液进液口510进入实验舱***5；
截止阀202用于控制溶液输送管路201闭合，切换工作状态，过滤器二203用于过滤混合后的溶液，水泵二204用于将混合后的溶液或加工过程中过滤后循环使用的溶液输送至实验舱内，单向阀一205用于控制管路中溶液的流动方向，避免溶液出现逆流，三通管206用于改变流体方向，流量计207用于监测管路中溶液的流量大小，温度传感器208用于监测输送管路中溶液的温度信息并与实验舱内溶液状态传感器509的监测信息相结合共同反馈给温度控制装置209，温度控制装置209可根据设定值或由实验舱内溶液状态传感器509与温度传感器208共同反馈的监测信息，实现向实验舱内注入特定温度的溶液和对管路中的溶液温度实时控制，减少加工过程中因溶液循环而导致的实验舱溶液温度波动。
废液收集及循环***3包括废液收集***和废液循环***；
废液收集***包括废液收集管路304、电动流量阀二301、过滤器三302、水泵三303和废液收集罐307；
从实验舱***5的废液排液口506排出的废液305经过电动流量阀二301后经过滤器三302过滤得到第一次过滤的废液，第一次过滤的废液在水泵三303的作用下沿废液收集管路304进入废液收集罐307，废液收集罐307中设有过滤装置306，对第一次过滤的废液进行第二次过滤后将其收集；
电动流量阀二301用于精准控制废液收集管路304中的溶液流量，过滤器三302用于初步过滤因激光加工而产生并进入溶液环境的杂质，水泵三303用于输送废液至废液收集罐307，废液收集罐307内用于收集经过二次过滤的废液，废液收集罐307内设有过滤装置306用于二次过滤废液中的其他杂质；
废液循环***包括废液循环管路308、电动流量阀三309、水泵三303和单向阀二311；废液循环管路308用于循环废液，废液收集罐307中的废液经过废液收集管路304，到达电动流量阀二301后在水泵三303的作用下经过单向阀二311回到溶液输送及调控***2；
电动流量阀三309用于控制废液循环功能的启用及控制溶液流量大小，水泵三303用于将废液收集罐307中过滤后的废液305输送至溶液输送及调控***2，单向阀二311用于避免废液循环***出现逆流。
熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***4包括熔覆层淬火处理装置和淬火液供给***；
结合图2可以看到，熔覆层淬火处理装置顶部设有淬火液通道401和保护气帘通道402，淬火液通道401位于保护气帘通道402外侧；
淬火液通道401用于将淬火液407喷洒至熔覆层上实现对熔覆层的淬火处理，保护气帘通道402用于提供一定的保护气氛，减少淬火液407对正在进行熔覆加工区域的影响；
淬火液供给***包括淬火液储存罐406、淬火液输送管路410、过滤器四408、水泵五409、电动流量阀四411；淬火液407储存于淬火液储存罐406中，淬火液407经过过滤器四408过滤后，在水泵五409的作用下经过淬火液输送管路410以及电动流量阀四411进入熔覆层淬火处理装置中；
淬火液输送管路410用于输送淬火液407，过滤器四408用于过滤淬火液407中的杂质，水泵五409用于将淬火液储存罐406中的淬火液407输送至熔覆层淬火处理装置，电动流量阀四411可根据熔覆层温度及形貌精准控制淬火液407流量，以获得最佳淬火处理效果。
结合图3可以看到，熔覆层淬火处理装置顶部还设有若干螺栓孔403以及淬火液管道405和保护气管道404，熔覆层淬火处理装置与密封桶702通过螺栓紧固连接，淬火液输送管路410穿过密封桶702并与熔覆层淬火处理装置顶部的淬火液管道405相连。
实验舱***包括实验舱主体505、实验舱盖502、溶液进液口510、淬火液进液口511、废液排液口506、排气口504、雷达液位计501和溶液状态传感器509；
实验舱主体设有溶液进液口510、淬火液进液口511以及废液排液口506，实验舱盖502位于实验舱主体505的上部，实验舱盖502顶部开有排气口504，用于调节舱内压力且排气口504上方设有排气阀503，雷达液位计501设置于实验舱盖502顶部用于实时监测舱内溶液508液面高度，溶液状态传感器509安装于实验舱主体505内壁用于监测环境中溶液508的温度、pH等信息且将监测信息实时反馈给控制***。
供气***包括排液气气瓶组601、保护气气瓶组602、供气阀603、排液气管路605和保护气管路604；
排液气气瓶组601通过供气阀603将高压气源经过排液气管路605输送到熔覆头移动及保护装置7中，保护气气瓶组602中存储的保护气通过供气阀603经过保护气管路604输送到熔覆头移动及保护装置7；
排液气气瓶组601为熔覆头移动及保护装置7中的排液罩703创造局部干区提供高压气源，保护气气瓶组602为熔覆层淬火处理装置的保护气帘通道402提供保护气，供气阀603可调节供气管路的压力和流量，排液气管路605穿过实验舱主体505且与排液罩703相连，保护气管路604穿过实验舱主体505且穿过密封桶702后与所述熔覆层淬火处理装置顶部的保护气管道404相连，排液气管路605与实验舱主体505、保护气管路604与实验舱主体505和密封桶702之间设置有密封。
熔覆头移动及保护装置7包括机械手701、密封桶702和排液罩703；
机械手701的一端固定于实验舱主体505的内壁上，另一端与密封桶702连接，机械手701末端可以执行多自由度运动轨迹，密封桶702用于密封激光头将其与溶液环境隔绝，避免激光头与所述溶液环境相接触，排液罩703可在溶液环境中形成局部干区；
排液罩703内壁设有红外探测器704与高清摄像头705；
红外探测器704用于监测熔池中心温度，高清摄像头705用于观察熔覆层的形貌，根据红外探测器704反馈的温度信息和高清摄像头705观测到的熔覆层形貌控制电动流量阀四411开度继而控制淬火液407的流量以达到最佳淬火效果获得更好的熔覆质量。
一种环境可调的激光增材制造供液***工艺流程方法，包括以下步骤：
S1.调整激光增材装置至正常的工作位置，打开排液气气瓶组601的供气阀603并调整至合适的压力和流量，气体从排液罩703底部气道出口喷出，形成稳定的高压排液气帘以将待加工区域的溶液排开产生局部干区；
S2.将各待混合溶液102置于储液罐101中，根据需求调节电动流量阀一106的开度，启动水泵一105，将待混合溶液102输送至溶液混合罐107中，启动溶液混合罐107中的溶液混合装置108，将溶液混合获得混合溶液109；
S3.待溶液混合后开启溶液输送及调控***2中的截止阀202和水泵二204，设定实验舱内溶液的目标温度，启动温度控制装置209，将混合溶液109注入到实验舱内，开启雷达液位计501，实时监测实验舱内的液位信息以控制溶液输送管路201中溶液流量大小；
S4.开启保护气气瓶组602的供气阀603并调整至合适的压力和流量，保护气从熔覆层淬火处理装置底部的保护气帘通道402出口喷出形成保护气帘，减少淬火液407对正在加工区域的影响；
S5.调节淬火液供给***的电动流量阀四411并开启水泵五409，淬火液407从熔覆层淬火处理装置底部的淬火液通道401出口喷出以实现对熔覆层的淬火冷却；
S6.待舱内溶液508到达指定液位高度后关闭溶液输送及调控***2中的截止阀202和水泵二204，运行激光增材制造***，进行特殊溶液环境下的激光熔覆工作，激光熔覆过程中实验舱内有排液气和保护气注入，需通过调节实验舱盖502上的排气阀503控制实验舱内的压力；
S7.进行激光熔覆作业的同时根据排液罩703上的红外探测器704反馈的熔池中心温度信息及高清摄像头705观测到的熔覆层形貌实时控制淬火液407供给电动流量阀四411的开度，进而根据熔覆层的热积累情况及熔覆层形貌实时调节淬火液407的流量；
S8.进行激光熔覆作业的同时运行废液收集及循环***3，开启废液收集管路304中的电动流量阀二301和水泵三303，开启废液循环管路中的电动流量阀三309和水泵四310，废液循环过程中温度控制装置209根据溶液状态传感器509和温度传感器208的反馈信息自动调节溶液输送管路201中溶液的温度，确保实验舱内溶液环境温度稳定；
S9.依据雷达液位计501监测到的实验舱内液位波动情况调节电动流量阀二301的开度，确保实验舱内溶液508的液位稳定；
S10.激光熔覆工作完成后关闭淬火液供给***的水泵五409和电动流量阀四411，关闭保护气气瓶组602的供气阀603，关闭温度控制装置209，关闭废液循环管路308中的电动流量阀三309和水泵四310，将实验舱内的废液305输送至废液收集罐307中。待实验舱内的废液305全部被输送至废液收集罐307后关闭排液气气瓶组601的供气阀603，关闭废液收集管路304中的电动流量阀二301和水泵三303。
加工过程中如需改变实验舱内溶液508的性质（温度、pH等），可再次运行溶液构建***1及溶液输送及调控***2，根据需求调节不同溶液的混合比例及温度以实现对环境中溶液508性质的改变。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式，并不用于限制本发明。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项以及其等同物限定之。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
Claims (10)
1.一种环境可调的激光增材制造供液***，其特征在于，包括溶液构建***、溶液输送及调控***、废液收集及循环***、熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***、实验舱***、供气***和熔覆头移动及保护装置；
所述溶液构建***提供混合溶液，混合溶液通过所述溶液输送及调控***中的溶液输送管路由所述实验舱***的溶液进液口进入实验舱主体中，所述实验舱***底部设有废液排液口，实验舱中的废液通过废液排液口进入所述废液收集及循环***中，所述熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***包括熔覆层淬火处理装置，所述熔覆层淬火处理装置顶部设有淬火液通道和保护气帘通道，所述淬火液通道位于所述保护气帘通道外侧，所述熔覆头移动及保护装置位于实验舱主体内，淬火液通过所述熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***中的淬火液输送管路输送到所述熔覆头移动及保护装置中，保护气通过所述供气***中的保护气管路进入所述熔覆头移动及保护装置。
2.根据权利要求1所述的一种环境可调的激光增材制造供液***，其特征在于，所述溶液构建***包括若干储液罐、过滤器、水泵、电动流量阀和溶液混合罐；
所述储液罐中储存不同性质的待混合溶液，待混合溶液通过所述过滤器过滤后由所述水泵输送至所述溶液混合罐，所述电动流量阀位于所述溶液混合罐的入口处以控制各待混合溶液的流量，所述溶液混合罐内部设有溶液混合装置。
3.根据权利要求1所述的一种环境可调的激光增材制造供液***，其特征在于，所述溶液输送及调控***包括截止阀、过滤器、水泵、单向阀、三通管、流量计、温度传感器和温度控制装置；
由溶液构建***提供的混合溶液经过所述截止阀后到达所述过滤器中，在所述过滤器中完成过滤，已过滤的混合溶液在所述水泵的作用下经过所述单向阀、所述三通管、所述流量计、所述温度传感器和所述温度控制装置最后在实验舱主体的溶液进液口进入实验舱***。
4.根据权利要求1所述的一种环境可调的激光增材制造供液***，其特征在于，所述废液收集及循环***包括废液收集***和废液循环***；
所述废液收集***包括废液收集管路、电动流量阀、过滤器、水泵和废液收集罐；
从实验舱***的废液排液口排出的废液经过所述电动流量阀后经过滤器过滤得到第一次过滤的废液，第一次过滤的废液在所述水泵的作用下沿所述废液收集管路进入所述废液收集罐，所述废液收集罐中设有过滤装置，对第一次过滤的废液进行第二次过滤后将其收集；
所述废液循环***包括废液循环管路、电动流量阀、水泵和单向阀；
废液收集罐中的废液经过所述废液循环管路，到达所述电动流量阀后在所述水泵的作用下经过所述单向阀回到溶液输送及调控***。
5.根据权利要求1所述的一种环境可调的激光增材制造供液***，其特征在于，所述熔覆层淬火处理装置及淬火液供给***还包括淬火液供给***；
所述淬火液供给***包括淬火液储存罐、淬火液输送管路、过滤器、水泵、电动流量阀；
淬火液储存于所述淬火液储存罐中，淬火液经过所述过滤器过滤后，在所述水泵的作用下经过所述淬火液输送管路以及所述电动流量阀进入熔覆层淬火处理装置中。
6.根据权利要求1所述的一种环境可调的激光增材制造供液***，其特征在于，所述熔覆层淬火处理装置顶部还设有若干螺栓孔以及淬火液管道和保护气管道，所述熔覆层淬火处理装置与密封桶通过螺栓紧固连接，所述淬火液输送管路穿过密封桶并与熔覆层淬火处理装置顶部的淬火液管道相连。
7.根据权利要求1所述的一种环境可调的激光增材制造供液***，其特征在于，所述实验舱***包括实验舱主体、实验舱盖、溶液进液口、淬火液进液口、废液排液口、进气口、排气口、雷达液位计和溶液状态传感器；
所述实验舱主体设有溶液进液口、淬火液进液口以及废液排液口，由溶液构建***提供混合溶液从所述溶液进液口进入、淬火液供给***提供的淬火液由所述淬火液进液口进入，所述实验舱主体中的废液通过废液排液口排出，所述实验舱盖位于所述实验舱主体的上部，所述实验舱盖顶部开有排气口，所述雷达液位计设置于实验舱盖顶部，所述溶液状态传感器安装于实验舱主体内壁。
8.根据权利要求1所述的一种环境可调的激光增材制造供液***，其特征在于，所述供气***包括排液气气瓶组、保护气气瓶组、供气阀、排液气管路和保护气管路；
所述排液气气瓶组通过供气阀将高压气源经过所述排液气管路输送到熔覆头移动及保护装置中，所述保护气气瓶组中存储的保护气通过供气阀经过所述保护气管路输送到熔覆头移动及保护装置。
9.根据权利要求1所述的一种环境可调的激光增材制造供液***，其特征在于，所述熔覆头移动及保护装置包括机械手、密封桶和排液罩；
所述机械手的一端固定于实验舱主体的内壁上，另一端与密封桶连接，所述密封桶包围在激光头周围，所述排液罩位于密封桶下方；
所述排液罩内壁设有红外探测器与高清摄像头。
10.一种环境可调的激光增材制造供液***工艺流程方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.调整激光增材装置至正常的工作位置，打开排液气气瓶组的供气阀并调整至合适的压力和流量，气体从排液罩底部气道出口喷出，形成稳定的高压排液气帘以将待加工区域的溶液排开产生局部干区；
S2.将各待混合溶液置于储液罐中，根据需求调节电动流量阀的开度，启动水泵，将待混合的溶液输送至溶液混合罐中，启动溶液混合罐中的溶液混合装置，将溶液混合后获得混合溶液；
S3.待溶液混合后开启溶液输送及调控***中的截止阀和水泵，设定实验舱内溶液的目标温度，启动温度控制装置，将混合后的溶液注入到实验舱内，开启雷达液位计，实时监测实验舱内的液位信息以控制溶液输送管路中溶液流量大小；
S4.开启保护气气瓶组的供气阀并调整至合适的压力和流量，保护气从熔覆层淬火处理装置底部的保护气帘通道出口喷出形成保护气帘，减少淬火液对正在加工区域的影响；
S5.调节淬火液供给***的电动流量阀并开启水泵，淬火液从熔覆层淬火处理装置底部的淬火液通道出口喷出以实现对熔覆层的淬火冷却；
S6.待舱内溶液到达指定液位高度后关闭溶液输送及调控***中的截止阀和水泵，运行激光增材制造***，进行特殊溶液环境下的激光熔覆工作，激光熔覆过程中实验舱内有排液气和保护气注入，需通过调节实验舱盖上的排气阀控制实验舱内的压力；
S7.进行激光熔覆作业的同时根据排液罩上的红外探测器反馈的熔池中心温度信息及高清摄像头观测到的熔覆层形貌实时控制淬火液供给电动流量阀的开度，进而根据熔覆层的热积累情况及熔覆层形貌实时调节淬火液的流量；
S8.进行激光熔覆作业的同时运行废液收集及循环***，开启废液收集管路中的电动流量阀和水泵，开启废液循环管路中的电动流量阀和水泵，废液循环过程中温度控制装置根据溶液状态传感器和温度传感器的反馈信息自动调节溶液输送管路中溶液的温度，确保实验舱内溶液环境温度稳定；
S9.依据雷达液位计监测到的实验舱内液位波动情况调节电动流量阀的开度，确保实验舱内溶液的液位稳定；
S10.激光熔覆工作完成后关闭淬火液供给***的水泵和电动流量阀，关闭保护气气瓶组的供气阀，关闭温度控制装置，关闭废液循环管路中的电动流量阀和水泵，将实验舱内的废液输送至废液收集罐中，待实验舱内的废液全部被输送至废液收集罐后关闭排液气气瓶组的供气阀，关闭废液收集管路中的电动流量阀和水泵。
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