1、XX大学毕业设计（论文）题 目： 激光快速成型TC4射线衰减系数测量 学 院： 测试与光电工程学院专业名称： 测控技术与仪器班级学号： 学生姓名： 指导教师： 二Oxx 年 六月 激光快速成型TC4射线衰减系数测量摘要：TC4钛合金属于+型钛合金,该合金因为强度高,耐腐蚀性好,热稳定性好等优点,被广泛应用于各个领域工业中,如汽车工业、体育和医学等民用领域也有应用。在激光快速成型TC4合金中，利用平板探测器发出X射线透照工件，测量其衰减系数。工件衰减系数与众多因数有关，只有了解衰减系数的变化规律才能有效地控制各参数对工件性能测量。而透照电压是引起衰减系数变化的主要原因。因此，怎样更好的选择透照电
2、压是工件性能测量的关键。 本文采用DR平板探测器对激光快速成型TC4钛合金的衰减系数进行测量，在不同电压下进行射线透照，每个电压中分别选取两个不同的曝光量下的曝光底片用作衰减系数的测量。曝光底片要求为包含灰度22000，即最厚处灰度小于22000最薄处高于22000即可，但最大灰度不能高于65535，避免其过度曝光。运用imageJ和origin8软件绘制不同电压下绘制灰度与厚度拟合曲线，通过拟合曲线得到灰度22000对应的厚度，再根据公式计算得出衰减系数的大小，最后分析实验结论利用origin8软件绘制衰减系数与电压关系图像，得到最终处理结果。关键词: 激光快速成型 衰减系数 DR平板探测器
3、 灰度Rapid Prototyping TC4 Ray Attenuation Coefficient MeasurementAbstract: Alpha + beta type titanium alloy TC4 titanium alloy belongs to, the alloys with high specific strength, good corrosion resistance, good thermal stability and advantages, is widely used in the aerospace industry and so on, in a
4、ddition to the automobile industry, sports and medical and other civilian areas can also be used. In rapid prototyping TC4 Alloy, the use of flat panel detectors emit X-ray radiographic artifacts, Measuring the attenuation coefficient. Workpiece and many factors related to the attenuation coefficien
5、t, only by understanding the variation of the attenuation coefficient in order to control the parameters of effective performance measurement of the workpiece. The radiographic voltage is the main cause of attenuation coefficient variation. So, how better choice is a key piece in the voltage through
6、 performance measurement.In this paper, DR flat panel detector for rapid prototyping laser attenuation coefficient is measured TC4 titanium alloy. At different voltages radiographic, each voltage select negatives were exposed to two different exposure measurements used under the attenuation coeffici
7、ent. Exposure negatives requirements to include gray 22000, that is less than 22,000 gray thick at the thinnest point higher than 22000 can be, but not higher than the maximum gray 65535, avoid overexposure. ImageJ and origin8 using mapping software to draw different voltage curve fitting gray and t
8、hickness, 22000 gradation curve obtained by fitting the corresponding thickness, re-size according to the formula derived attenuation coefficient, the final analysis the experimental results using origin8 software to draw and voltage attenuation coefficient between two images to give the final resul
9、ts.Keyword：Rapid Prototyping Attenuation coefficient DR flat panel detector Gray 目 录 1 绪论1.1 激光快速成型技术1 1.1.1激光快速成型技术原理及优点1 1.1.2激光快速成型研究现状2 1.1.3未来发展趋势31.2 钛及钛合金介绍3 1.2.1纯钛3 1.2.2钛合金3 1.2.3钛合金的热处理42 DR平板探测器概述62.1 DR平板探测器发展及基本原理62.2 DR平板探测器种类62.3 DR平板探测器主要性能指标72.4 DR平板探测器的成像质量影响因素72.5 DR平板探测器的校准73 实验
10、原理与仪器83.1 实验原理83.2 实验仪器104 实验与数据分析134.1 实验步骤134.2 数据分析134.3 数据处理164.4 衰减系数测量误差的影响因素18 4.4.1工件的影响18 4.4.2人为因素的影响185 实验总结与展望195.1 实验总结195.2 展望19参考文献20致 谢21激光快速成型TC4射线衰减系数测量1绪论1.1激光快速成型技术1.1.1激光快速成型技术原理及优点快速成型技术是1970年代后期发展起来的，基于分层技术上的先进制造成组技术总称1。它是非间接的根据CAD模型快速生产样件和零件。快速成型技术与传统成型技术不同，其中包括去除成型、拼合成型及受迫成型
11、等加工方法的差别。快速成型是利用材料的叠加，非间接的制造塑料、金属及各种复合材料零件。以激光用作加工能源的快速成型技术是激光快速成型技术的重要组成部分,它集成了数控技术、CAD技术、材料科学和激光技术等现代科技成果。而激光快速成型原理是应用CAD生成的三维实体模型。通过分层软件分层，每个薄层断面的二维数据用处是驱动控制激光光束，扫射液体，粉末或薄片材料，加工出所要求形状的薄层，并逐层累积从而形成实体模型2。通过缩短周期,降低成本,使企业竞争力提高，又此为基础进而使快速模具工装制造技术、快速精铸技术和快速金属粉末烧结技术得到迅猛发展。激光快速成型技术特点：1）制造成本比较低、速度也快，缩短了时间
12、和降低了成本，这是传统制造方法所不具备的。自由制造、产品造价可以通过此方法轻松实现，而且制造过程与产品的复杂性和批量关系不大。专用辅具不用刻意制作也可以把零件原型锻造出来，之后再利用制造出的原型刻意很方便的对产品进行测量和评估。这是一个闭环系统，在新产品还没投放市场前产品就达到一个较为完美的地步，可以直接大批量设计制造从而使新产品的研究、开发周期大为缩减。此时，只需要变动设计的参数，或者稍作修改，新产品又可以可制造出来，零件的形状与原来也大为不同，新产品的开发速度有了质的飞跃。2）采用非接触加工的方式,整个制造过程都是计算机控制下的全自动过程，不需要人工干预，可以实现无人操作和网络制造，且没有
13、传统加工产生的残余应力问题，没有磨损和工具更换之类的问题，无切割、振动和噪音等，有利于环保。3）可以加工传统加工难以加工的零件。RP技术关键是将三维模型离散化，变成二维图形来加工，采用计算机控制，自动完成。众所周知，三维图形加工复杂，远不如二维图形的加工轻便快捷，RP技术使用二维加工可以很轻松的加工出传统工艺达不到的效果工件。4）由微积分的可知，零件都可以认为是由直径微小的点或厚度微薄的片的累加，而我们加工的工具是直径微小的喷嘴或激光，专用夹具、量具、辅具在加工时完全不需要。这样RP技术具有很高的柔性，不同特性的零件均可由同一设备加工出来。图1.1 激光快速成型技术流程图1.1.2 激光快速成
14、型研究现状世界上第一台SLA250型光固化快速造型机1988年在美国3DSystems公司生产，开创了LRP技术发展和推广的新纪元。因为美国在设备研制、生产销售方面占全球主导地位，所以美国基本代表了世界的发展水平及趋势3。欧洲和日本也不甘落后，也纷纷进行了相关技术研究与设备研发。我国也是从20世纪90年代初才开始进行研究，而到目前为止西安交通大学、华中科技大学、清华大学、北京隆源公司多所研究单位自主开发了成型设备并实现产业化。其中，西安交大生产的紫外光CPS系列光固化成型系统快速成型机等新技术,引起了国内外的高度重视3。华中科技大学研究LOM、SLS工艺，推出了系列成型机和成型材料。清华大学主
15、要研究RP方面的现代成型学理论，并开展了基于SL工艺的金属模具的研究4。1.1.3未来发展趋势激光快速成型技术在信息、工艺、网络等方面日益变化，它未来发展方向与扩张有两方面。(1)探索新的激光快速成型方法，研究新工艺缩短加工时间，提高工作效率，在现有基础上，扩大激光快速成型的应用范围。(2) 开发新材料和开发新设备。LRP设备的两个研制方向其一是用于原型制造自动化的桌面小型系统；其二是工业化的大型系统，用于制造高性能、高精度零件。目前LRP技术的研究重点之一是成型材料的研发及应用。发展全新材料,特别是复合材料，当前的研究热点是非均质材料、纳米材料、功能材料。随着现代工业和科学技术的发展,RP技术对制造业变得更为重要并且趋向更高的综合。1.2钛及钛合金介绍1.2.1纯钛纯钛的密度为4.50/3，介于纯铁和纯铝之间，熔点为1668，熔点比铁还高。钛在固态下有同素异形体转变，在882.5以上是体心立方晶格相，在882.5以下是密排六方晶格相5。纯钛的纯化电位相对
