[发明专利]一种激光3D成形弯曲结构件的方法

说明书

技术领域

本发明属于激光熔覆快速成形技术领域，具体涉及一种激光3D成形弯曲结构件的方法。

背景技术

激光熔覆快速成形技术是20世纪90年代中后期基于激光熔覆技术和快速原型技术的基础上发展起来的一种新技术。它综合了激光熔覆技术与快速成形技术的优点，无需借助刀具和模具就能直接制造出各种复杂的金属零件，具有成形零件复杂、组织性能优良、加工材料范围广泛、柔性化程度高、成本较低等独特优点，受到了业界的广泛关注。

针对悬臂以及空腔件等具有弯曲结构的成形件进行激光熔覆时，有分层错位、辅助支撑以及空间实时变姿态三种方法。其中，空间实时变姿态方法制作的成形件具有表面质量好、成形效率高、成形件尺寸不受限制等优点。因此，在进行具有弯曲特征的成形件的激光熔覆时，优先选取空间实时变姿态的方法。空间实时变姿态指的是在激光快速成形曲面时，需要实时改变光头的姿态，使得光头的轴线方向始终与成形件轮廓的切线方向相垂直。

在激光熔覆弯曲结构件时，因为结构件在弯曲半径方向上存在一定的厚度，所以结构件的内外壁所需生长量存在一定的差值，这个差值与弯曲结构件的弯曲曲率以及弯曲结构件的厚度有关。当厚度很小的时候，这个差值可以通过激光快速成形的自愈合机理进行补偿，然而当厚度达到一定值时，自愈合机理无法进行自动补偿，难以成形弯曲结构件。

因此，鉴于以上问题，有必要采取一定的工艺方法来弥补这个差值，实现弯曲结构件的快速成形，提高成形效率，同时保证成形件的质量及其精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种激光3D成形弯曲结构件的方法，通过赋予熔道各点不同的工艺参数来形成不等高熔道，从而成形具有弯曲特征的结构件，弥补弯曲结构件中生长量间的差值，实现弯曲结构件的快速成形，提高成形效率，同时保证成形件的质量及其精度。

根据本发明的目的提出的一种激光3D成形弯曲结构件的方法，用以成形不等高熔道，具体步骤如下：

S1、建立激光加工工艺参数与熔道参数的关系表格；

S2、确定当前弯曲结构件的曲率K以及弯曲结构件在弯曲半径方向上的尺寸L；

S3、在弯曲半径方向上将当前弯曲结构件等距的分成S个部分，弯曲结构件上的点分别记为1，2，3…S，S+1；

S4、根据步骤S1中获得的关系表格分别为当前弯曲结构件上的各个点赋予工艺参数；

S5、根据步骤S4确定的工艺参数开始进行激光熔覆，完成本步骤后回到步骤S2重新确定曲率K以及尺寸L；

所述熔道参数包括熔道高度，当前熔覆层第1个点的熔道高度为h₁，第t个点的熔道高度为h_t，这两个点的熔道高度要满足关系式：

上述关系式中，K为曲率，S为弯曲结构件等分数量，L为弯曲结构件在弯曲半径方向上的尺寸。

优选的，所述激光加工工艺参数包括激光扫描速度a、激光功率b与送粉速率d，所述熔道参数包括熔道高度h。

优选的，所述弯曲结构件为弯曲墙，成形弯曲墙前需确定当前弯曲墙的曲率K以及弯曲墙的壁厚L。

优选的，所述弯曲结构件为弯曲管件，成形弯曲管件前需确定当前弯曲管件的曲率K以及弯曲管件直径L。

优选的，激光3D成形采用实时变姿态激光熔覆方法。

一种弯曲墙，采用激光3D成形弯曲结构件的方法成形。

一种弯曲管件，采用激光3D成形弯曲结构件的方法成形。

与现有技术相比，本发明公开的激光3D成形弯曲结构件的方法的优点是：

通过赋予熔道各点不同的工艺参数来形成不等高熔道，从而成形具有弯曲特征的结构件，弥补弯曲结构件中生长量间的差值，实现弯曲结构件的快速成形，提高成形效率，同时保证成形件的质量及其精度。为运用实时变姿态激光熔覆的方法成形具有弯曲特性的结构件奠定了基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为激光熔覆弯曲墙的示意图。

图2为激光熔覆弯曲管件的示意图。

图3为A处局部放大图。

具体实施方式