一種FDM快速成型機線材激光熔接方法技術

一種FDM快速成型機線材激光熔接方法，利用激光束對兩根線材的端頭加熱，借助加壓機構將兩個端頭擠壓在一起以促其熔合，最終得到一根加長的線材，采用激光進行線材熔接，加熱環境潔凈，接頭強度高；既可在打印產品時用于線材的續接，也可用于剩余線材料頭的熔接；線材對接熔合部位的直徑與線材直徑相差微小，熔接后不需要修整即可直接使用；采用橡膠壓墊結構，適用于不同直徑線材的熔接；可有效控制熔接部位的加熱溫度，以避免溫度過高燒焦材料。

Laser welding method for wire rod of FDM rapid prototyping machine

A FDM rapid prototyping machine wire laser welding method, using a laser beam end of two heating wires, the two ends are pressed together to promote its fusion with the pressure mechanism, finally get a lengthened wire, wire for welding by laser heating, clean environment, the joint strength can be high; in the print products for connecting wire, can also be used for the remaining line material head welding; butt fusion wire diameter of the wire diameter and the difference is small, do not need to melt dressing can be used directly after use; rubber pad structure, suitable for different diameter wire welding can effectively control the heating temperature; welding parts, in order to avoid the high temperature burning material.

【技術實現步驟摘要】
一種FDM快速成型機線材激光熔接方法
本專利技術屬于3D打印機
，具體涉及一種FDM快速成型機線材激光熔接方法。
技術介紹
FDM型3D打印機以熱熔性線狀材料為原料，設備簡單、易于操作、打印速度快、原材料利用率高、易于打印形狀復雜的零件，因此得到廣泛應用。FDM型3D打印機工作時，熱塑性線材由供絲機構送至熱熔噴頭，加熱熔化成半液態，然后被從噴嘴擠壓出來，在計算機的控制下，根據產品的截面輪廓信息，有選擇性的涂覆在工作臺上，一層截面打印完成后工作臺下降一定的高度，再進行下一層的熔覆，循環累加，最終形成產品的3D模型。FDM型3D打印機所采用的線材，在大多數情況下是纏繞在專用線盤上的，顯然每一個線盤所能夠纏繞的單根線材長度是有限的。而在構建大型產品時，線材若不能及時接續就會導致打印失敗。同時，打印任務完成后會余留下一些線材，這些線材可能因為不足以完成新的打印任務而無法及時使用，造成閑置與浪費。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種FDM快速成型機線材激光熔接方法，利用激光束對兩根線材的端頭加熱，借助加壓機構將兩個端頭擠壓在一起以促其熔合，最終得到一根加長的線材，用于滿足3D打印的需要。為了達到上述目的，本專利技術采取的技術方案為：一種FDM快速成型機線材激光熔接方法，包括以下步驟：1）選取與熔接線材直徑相對應的激光熔接裝置；將第一熔接半軸安裝在第二線材壓板組件上；將第二熔接半軸安裝在第二線槽底座上；2）分別切割壓合端線材和固定端線材的熔接端面，使其與線材軸線垂直；3）用酒精清洗壓合端線材和固定端線材的熔接部位；4）將固定端線材放置在第二熔接半軸的半圓中心孔和第二線槽底座的V型放線槽內，并確保固定端線材的端面在兩條位置線所標識的對接區域；5）將第二鎖緊快卸裝置繞著第二懸掛組件的軸線轉動到第二線材壓板組件的上方，旋緊第二鎖緊螺母，使得第二線材壓板組件被壓合并鎖緊在第二線槽底座上，以便將固定端線材固定在激光熔接裝置的中心孔和第二線槽底座的V型放線槽內；6）將壓合端線材放置在第一線槽底座的V型放線槽內，然后將壓合端線材的端頭插入激光熔接裝置的中心孔，確保在兩條位置線所標識的對接區域內壓合端線材的端面與固定端線材的端面實現對接；7）將第一鎖緊快卸裝置繞著第一懸掛組件的軸線轉動到第一線材壓板組件的上方，旋緊第一鎖緊螺母，使得第一線材壓板組件被壓合并鎖緊在第一線槽底座上，以便將壓合端線材固定在激光熔接裝置的中心孔和第一線槽底座的V型放線槽內；8）旋緊第一導向螺桿壓縮第一壓簧，旋緊第二導向螺桿壓縮第二壓簧，以便提供彈力推動第一線槽底座在4個導向壓板組件的約束下，沿著平臺向第二線槽底座水平移動，使得壓合端線材的端面在激光熔接裝置內與固定端線材的端面以一定的壓力壓合在一起；9）啟動控制裝置；10）在控制裝置上，設置與壓合端線材和固定端線材相對應的熔接溫度參數值；當壓合端線材和固定端線材的材料為ABS時，熔接溫度參數值設置為240℃；當壓合端線材和固定端線材的材料為PLA時，熔接溫度參數值設置為210℃；11）在控制裝置上，設置與熔接溫度參數值相對應的激光束能量密度參數值；12）控制裝置利用第一電源與控制信號線束啟動二氧化碳激光發生裝置，利用第二電源與控制信號線束啟動非接觸式溫度傳感器；13）控制裝置發出驅動控制信號；二氧化碳激光發生器在驅動控制信號的作用下繞著立柱的軸線旋轉90°，從位置A轉動到位置B；14）控制裝置發出激光束生成信號；二氧化碳激光發生器依據控制裝置上設置的激光束能量密度參數值產生激光束；激光束透過玻璃材料制成的第一熔接半軸，照射在壓合端線材和固定端線材的兩個端面的對接處；在激光束提供的能量的作用下，壓合端線材和固定端線材在對接端面處的材料開始熔化；在第一壓簧和第二壓簧所提供的彈力的作用下，壓合端線材的端面在激光熔接裝置內與固定端線材的端面在熔合的過程中始終以一定的壓力壓合在一起，促使二者充分熔合，以確保熔接質量；15）非接觸式溫度傳感器實時采集激光熔接裝置內壓合端線材和固定端線材熔接部位的加熱溫度信息，并將其利用第二電源與控制信號線束傳遞給控制裝置；當激光熔接裝置內的加熱溫度達到在控制裝置上設置的熔接溫度參數值時，控制裝置通過第一電源與控制信號線束給二氧化碳激光發生器發出關機信號；16）非接觸式溫度傳感器繼續采集激光熔接裝置內壓合端線材和固定端線材熔接部位的加熱溫度信息；當熔接部位的溫度降至室溫時，控制裝置通過第二電源與控制信號線束停止非接觸式溫度傳感器的溫度信息采集工作；17）控制裝置發出驅動控制信號；二氧化碳激光發生器在驅動控制信號的作用下繞著立柱的軸線旋轉90°，從位置B轉動到位置A；18）松開第一鎖緊螺母和第二鎖緊螺母，將第一鎖緊螺桿和第二鎖緊螺桿分別繞著第一懸掛組件和第二懸掛組件的軸線轉動并放置到平臺上；19）將第一線材壓板組件和第二線材壓板組件分別繞著第一回轉軸組件和第二回轉軸組件的軸線轉動打開；20）從第一線槽底座和第二線槽底座的V型放線槽內將由壓合端線材和固定端線材熔接成一根的線材取出；21）線材激光熔接工作結束。適用于該方法的裝置為：包括第一線槽底座、第二線槽底座、第一線材壓板組件、第二線材壓板組件、第一鎖緊快卸裝置、第二鎖緊快卸裝置、激光熔接裝置、第一導向加壓組件、第二導向加壓組件、平臺、4個導向壓板組件、壓合端線材、固定端線材、二氧化碳激光發生裝置、4個螺栓組件、控制裝置、第一回轉軸組件、第二回轉軸組件和溫度傳感裝置。其中，第一線槽底座和第二線槽底座上分別有V型放線槽；第一線材壓板組件包括第一線材壓板和第一橡膠壓墊；第二線材壓板組件包括第二線材壓板和第二橡膠壓墊；第一快卸鎖緊裝置包括第一鎖緊螺桿、第一鎖緊螺母、第一鎖緊墊圈和第一懸掛組件；第二鎖緊快卸裝置包括第二鎖緊螺桿、第二鎖緊螺母、第二鎖緊墊圈和第二懸掛組件；激光熔接裝置包括第一熔接半軸和第二熔接半軸；第一導向加壓組件包括第一導向螺桿、第一壓簧墊片和第一壓簧；第二導向加壓組件包括第二導向螺桿、第二壓簧墊片和第二壓簧；二氧化碳激光發生裝置包括立柱、二氧化碳激光發生器、激光束和第一電源與控制信號線束；溫度傳感裝置包括非接觸式溫度傳感器和第二電源與控制信號線束。所述的平臺上安裝有第一線槽底座、第二線槽底座、4個導向壓板組件、二氧化碳激光發生裝置、螺栓組件、控制裝置和溫度傳感裝置；第二線槽底座通過螺栓組件固定在平臺上；第一線槽底座在4個導向壓板組件的約束下，可沿著平臺向第二線槽底座水平移動。所述的第一線槽底座上有V型放線槽，用于放置壓合端線材。所述的第二線槽底座上有V型放線槽，用于放置固定端線材。所述的第一線材壓板組件利用第一回轉軸組件安裝在第一線槽底座上，并可繞著第一回轉軸組件的軸線轉動；第一橡膠壓墊具有一定的塑性，可用于固定不同直徑的線材。所述的第二線材壓板組件利用第二回轉軸組件安裝在第二線槽底座上，并可繞著第二回轉軸組件的軸線轉動；第二橡膠壓墊具有一定的塑性，可用于固定不同直徑的線材。所述的第一鎖緊快卸裝置利用第一懸掛組件安裝在第一線槽底座上，并可繞著第一懸掛組件的軸線轉動；第一鎖緊快卸裝置可將第一線材壓板組件壓合在第一線槽底座上并鎖緊，以便將壓合端線材固定在第一線槽底座的V型放線槽內；當壓合端線材本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種FDM快速成型機線材激光熔接方法，其特征在于，包括以下步驟：1）選取與熔接線材直徑相對應的激光熔接裝置；將第一熔接半軸安裝在第二線材壓板組件上；將第二熔接半軸安裝在第二線槽底座上；2）分別切割壓合端線材和固定端線材的熔接端面，使其與線材軸線垂直；3）用酒精清洗壓合端線材和固定端線材的熔接部位；4）將固定端線材放置在第二熔接半軸的半圓中心孔和第二線槽底座的V型放線槽內，并確保固定端線材的端面在兩條位置線所標識的對接區域；5）將第二鎖緊快卸裝置繞著第二懸掛組件的軸線轉動到第二線材壓板組件的上方，旋緊第二鎖緊螺母，使得第二線材壓板組件被壓合并鎖緊在第二線槽底座上，以便將固定端線材固定在激光熔接裝置的中心孔和第二線槽底座的V型放線槽內；6）將壓合端線材放置在第一線槽底座的V型放線槽內，然后將壓合端線材的端頭插入激光熔接裝置的中心孔，確保在兩條位置線所標識的對接區域內壓合端線材的端面與固定端線材的端面實現對接；7）將第一鎖緊快卸裝置繞著第一懸掛組件的軸線轉動到第一線材壓板組件的上方，旋緊第一鎖緊螺母，使得第一線材壓板組件被壓合并鎖緊在第一線槽底座上，以便將壓合端線材固定在激光熔接裝置的中心孔和第一線槽底座的V型放線槽內；8）旋緊第一導向螺桿壓縮第一壓簧，旋緊第二導向螺桿壓縮第二壓簧，以便提供彈力推動第一線槽底座在4個導向壓板組件的約束下，沿著平臺向第二線槽底座水平移動，使得壓合端線材的端面在激光熔接裝置內與固定端線材的端面以一定的壓力壓合在一起；9）啟動控制裝置；10）在控制裝置上，設置與壓合端線材和固定端線材相對應的熔接溫度參數值；當壓合端線材和固定端線材的材料為ABS時，熔接溫度參數值設置為240℃；當壓合端線材和固定端線材的材料為PLA時，熔接溫度參數值設置為210℃；11）在控制裝置上，設置與熔接溫度參數值相對應的激光束能量密度參數值；12）控制裝置利用第一電源與控制信號線束啟動二氧化碳激光發生裝置，利用第二電源與控制信號線束啟動非接觸式溫度傳感器；13）控制裝置發出驅動控制信號；二氧化碳激光發生器在驅動控制信號的作用下繞著立柱的軸線旋轉90°，從位置A轉動到位置B；14）控制裝置發出激光束生成信號；二氧化碳激光發生器依據控制裝置上設置的激光束能量密度參數值產生激光束；激光束透過玻璃材料制成的第一熔接半軸，照射在壓合端線材和固定端線材的兩個端面的對接處；在激光束提供的能量的作用下，壓合端線材和固定端線材在對接端面處的材料開始熔化；在第一壓簧和第二壓簧所提供的彈力的作用下，壓合端線材的端面在激光熔接裝置內與固定端線材的端面在熔合的過程中始終以一定的壓力壓合在一起，促使二者充分熔合，以確保熔接質量；15）非接觸式溫度傳感器實時采集激光熔接裝置內壓合端線材和固定端線材熔接部位的加熱溫度信息，并將其利用第二電源與控制信號線束傳遞給控制裝置；當激光熔接裝置內的加熱溫度達到在控制裝置上設置的熔接溫度參數值時，控制裝置通過第一電源與控制信號線束給二氧化碳激光發生器發出關機信號；16）非接觸式溫度傳感器繼續采集激光熔接裝置內壓合端線材和固定端線材熔接部位的加熱溫度信息；當熔接部位的溫度降至室溫時，控制裝置通過第二電源與控制信號線束停止非接觸式溫度傳感器的溫度信息采集工作；17）控制裝置發出驅動控制信號；二氧化碳激光發生器在驅動控制信號的作用下繞著立柱的軸線旋轉90°，從位置B轉動到位置A；18）松開第一鎖緊螺母和第二鎖緊螺母，將第一鎖緊螺桿和第二鎖緊螺桿分別繞著第一懸掛組件和第二懸掛組件的軸線轉動并放置到平臺上；19）將第一線材壓板組件和第二線材壓板組件分別繞著第一回轉軸組件和第二回轉軸組件的軸線轉動打開；20）從第一線槽底座和第二線槽底座的V型放線槽內將由壓合端線材和固定端線材熔接成一根的線材取出；21）線材激光熔接工作結束。...

【技術特征摘要】
1.一種FDM快速成型機線材激光熔接方法，其特征在于，包括以下步驟：1）選取與熔接線材直徑相對應的激光熔接裝置；將第一熔接半軸安裝在第二線材壓板組件上；將第二熔接半軸安裝在第二線槽底座上；2）分別切割壓合端線材和固定端線材的熔接端面，使其與線材軸線垂直；3）用酒精清洗壓合端線材和固定端線材的熔接部位；4）將固定端線材放置在第二熔接半軸的半圓中心孔和第二線槽底座的V型放線槽內，并確保固定端線材的端面在兩條位置線所標識的對接區域；5）將第二鎖緊快卸裝置繞著第二懸掛組件的軸線轉動到第二線材壓板組件的上方，旋緊第二鎖緊螺母，使得第二線材壓板組件被壓合并鎖緊在第二線槽底座上，以便將固定端線材固定在激光熔接裝置的中心孔和第二線槽底座的V型放線槽內；6）將壓合端線材放置在第一線槽底座的V型放線槽內，然后將壓合端線材的端頭插入激光熔接裝置的中心孔，確保在兩條位置線所標識的對接區域內壓合端線材的端面與固定端線材的端面實現對接；7）將第一鎖緊快卸裝置繞著第一懸掛組件的軸線轉動到第一線材壓板組件的上方，旋緊第一鎖緊螺母，使得第一線材壓板組件被壓合并鎖緊在第一線槽底座上，以便將壓合端線材固定在激光熔接裝置的中心孔和第一線槽底座的V型放線槽內；8）旋緊第一導向螺桿壓縮第一壓簧，旋緊第二導向螺桿壓縮第二壓簧，以便提供彈力推動第一線槽底座在4個導向壓板組件的約束下，沿著平臺向第二線槽底座水平移動，使得壓合端線材的端面在激光熔接裝置內與固定端線材的端面以一定的壓力壓合在一起；9）啟動控制裝置；10）在控制裝置上，設置與壓合端線材和固定端線材相對應的熔接溫度參數值；當壓合端線材和固定端線材的材料為ABS時，熔接溫度參數值設置為240℃；當壓合端線材和固定端線材的材料為PLA時，熔接溫度參數值設置為210℃；11）在控制裝置上，設置與熔接溫度參數值相對應的激光束能量密度參數值；12）控制裝置利用第一電源與控制信號線束啟動二氧化碳激光發生裝置，利用第二電源與控制信號線束啟動非接觸式溫度傳感器；13）控制裝置發出驅動控制信號；二氧化碳激光發生器在驅動控制信號的作用下繞著立柱的軸線旋轉90°，從位置A轉動到位置B；14）控制裝置發出激光束生成信號；二氧化碳激光發生器依據控制裝置上設置的激光束能量密度參數值產生激光束；激光束透過玻璃材料制成的第一熔接半軸，照射在壓合端線材和固定端線材的兩個端面的對接處；在激光束提供的能量的作用下，壓合端線材和固定端線材在對接端面處的材料開始熔化；在第一壓簧和第二壓簧所提供的彈力的作用下，壓合端線材的端面在激光熔接裝置內與固定端線材的端面在熔合的過程中始終以一定的壓力壓合在一起，促使二者充分熔合，以確保熔接質量；15）非接觸式溫度傳感器實時采集激光熔接裝置內壓合端線材和固定端線材熔接部位的加熱溫度信息，并將其利用第二電源與控制信號線束傳遞給控制裝置；當激光熔接裝置內的加熱溫度達到在控制裝置上設置的熔接溫度參數值時，控制裝置通過第一電源與控制信號線束給二氧化碳激光發生器發出關機信號；16）非接觸式溫度傳感器繼續采集激光熔接裝置內壓合端線材和固定端線材熔接部位的加熱溫度信息；當熔接部位的溫度降至室溫時，控制裝置通過第二電源與控制信號線束停止非接觸式溫度傳感器的溫度信息采集工作；17）控制裝置發出驅動控制信號；二氧化碳激光發生器在驅動控制信號的作用下繞著立柱的軸線旋轉90°，從位置B轉動到位置A；18）松開第一鎖緊螺母和第二鎖緊螺母，將第一鎖緊螺桿和第二鎖緊螺桿分別繞著第一懸掛組件和第二懸掛組件的軸線轉動并放置到平臺上；19）將第一線材壓板組件和第二線材壓板組件分別繞著第一回轉軸組件和第二回轉軸組件的軸線轉動打開；20）從第一線槽底座和第二線槽底座的V型放線槽內將由壓合端線材和固定端線材熔接成...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張毅，王興迪，王莎，李盼盼，李勇興，藺國旗，
申請(專利權)人：西京學院，
類型：發明
國別省市：陜西,61