激光熔覆加工过程中，送粉量的稳定性是保证工艺质量的关键参数。在大型零件和批量化激光熔覆加工中，长时间不间断送粉的稳定性往往受到送粉气压、剩余粉量、粉路磨损等多因素干扰，导致熔覆精度和质量出现较大波动。辉锐自主研发了一款可实时称重功能的高精度送粉器HR-SFPFH-DT1H06，可彻底解决上述熔覆工艺稳定性问题。送粉器动态称重可实时监控送粉量，实时检测粉桶内粉量，提高送粉量精度和实现送粉量参数在线可视化。图1 双筒送粉器模型图
实时称重试验，在不通送粉气路，室温20℃的环境下，通过不断改变转速来进行称重精度试验，测得实时称重指标如下表1所示：表1： 称重参数表
指标 | 参数 |
称重最小单位 | 0.1g |
称重精度 | ±1% |
送粉量测量最小单位 | 1g/min |
送粉量测量误差 | ±2% |
送粉量闭环控制精度 | ＜5% |
实时称重送粉器使用时，分为速度模式和送粉率模式，在系统设置里可以做相应选择。当选择为送粉率为“ON”时，系统运转为自动校准送粉率。在手动模式下输入需求的送粉率，系统在运转时会自动根据设置的送粉率送粉。此时速度模式失效，系统会根据实时送粉率匹配对应的速度，无需人工干预速度。当在系统设置下送粉率设为“OFF”时，此时送粉率失效，在手动模式下，输入对应的速度，系统会根据设置的转速进行送粉作业。
图2送粉器操作界面
表2 送粉器参数
产品
型号
| HR-SFPFH-DT1H06 |
外形 尺寸
| 625x670x1530mm³ |
粉筒 数量
| 2个
| 粉末适 用粒度 | 20-400 μm
|
粉筒 容量
| 1.5L筒X2
| 粉盘 转速
| 0-15rpm
|
送粉量 | 0.4-300 g/min
| 送粉 精度
| 浮动＜1％
|
送粉 气压
| 0.4-0.6 Mpa
| 送粉气 流量
| 1-15 L/min
|
送粉 距离
| 0-12m
| 选配送 粉盘/块
| 2-22mm
|
粉筒最大加注量 | 10kg |
在送粉器用户界面上设定送粉量，通过外部电子称重系统测量，对比实时称重粉量减少速率和实际测量得到的送粉量。试验数据如图3所示，通过实时称重测得的数据，粉末重量随着时间的推移出现稳定的线性下降。测量下降速率得到的送粉率（粉色曲线）在精度范围内波动。
图3 实验数据图
送粉器的闭环控制系统会根据设定的送粉率数值和采集到的重量变化数值，快速有效地做出对应的送粉转速调整，通过不断比对、调整、校正以达到设定的目标参数，直至送粉量稳定在一个设定区域和跳动范围。
试验数据如图4所示，经过闭环控制的送粉量（绿色曲线）经过短暂“阻尼”振动，稳定在送粉器设定的送粉率值，并且与实际测量的粉末重量数据吻合。 
图4 实验数据图
送粉器设定阶跃变化的送粉率，测试送粉器闭环控制系统根据设定值上升或下降的动态稳定性和准确度。试验如图5所示，送粉器会根据设定的送粉率及时做出速率调整，以达到及时响应好准确送粉需求。可以看到桶内重量的下降曲线（粉色），也是根据送粉率的波动而产生对应的波动。
通过上述试验可得出结论，辉锐研制的实时称重送粉器可实时监控送粉量和其长时间稳定性，闭环控制功能可以在短时间（30s）内控制送粉量达到用户设定值，实现长时间稳定送粉的效果，送粉量精度可控制在5%以内。实现送粉量参数实时在线可视化，检测粉筒内剩余粉末重量，便于激光熔覆长时间工作送粉重要参数的稳定监控。
