[发明专利]激光金属沉积一次枝晶间距预测方法和系统

说明书

本发明提供一种激光金属沉积一次枝晶间距预测方法和系统，其中预测方法包括：采集激光金属沉积过程中的激光特征数据，所述激光特征数据包括激光功率和激光扫描速度；将所述激光特征数据输入间距预测模型，输出一次枝晶间距预测结果；其中，所述间距预测模型是基于激光特征样本数据以及预先确定的一次枝晶间距标签进行训练后得到。本发明通过将激光功率和激光扫描速度输入间距预测模型，可以得到一次枝晶间距预测数据，间距预测模型是基于激光特征样本数据以及预先确定的一次枝晶间距标签进行训练后得到，本发明提供的方法精度高，时效性好，有利于实现工业应用上微观组织实时控制。

技术领域

本发明涉及金属加工领域，尤其涉及一种激光金属沉积一次枝晶间距预测方法和系统。

背景技术

激光金属沉积技术是近年来发展起来的一种先进制造技术。该技术基于“分层制造、离散堆积”的原理，可以直接快速成形出任意形状和大小的零件，有效地降低了零件的加工成本和生产周期。激光金属沉积过程中，通过对激光金属沉积工艺的调控，能够实现单晶/定向凝固镍基高温合金零件的高质量修复和制造。

工艺参数的优化和控制仍然是目前激光金属沉积工业化应用的难题，尤其是对于单晶/定向凝固镍基高温合金零件。传统试错的方法周期长、成本高。现有技术中提出一种采用解析计算模型和一次枝晶间距解析模型组合的方法对一次枝晶间距进行预测。该方法由于大量采用解析模型，导致预测精度不高。因此，需要一种适合于单晶/定向凝固镍基高温合金零件的一次枝晶间距预测方法，以期在激光金属沉积修复/制造中实现对组织的预测和制造工艺的优化。

中国专利CN112069702 A公开了一种脉冲激光3D打印一次枝晶间距预测方法，借助于解析计算方法/有限元方法获得激光金属沉积过程中的温度场，耦合相图软件计算的材料热物性参数，构建一种组合的一次枝晶间距预测方法。其缺点是由于涉及到解析计算或有限元模拟，导致这种组合模型耗时太长，不适合下一步可能的工业上对组织的实时控制。此外，解析计算和有限元模拟都存在精度不高的问题，不能完全达到组织精确预测的目的。

发明内容

本发明提供一种激光金属沉积一次枝晶间距预测方法和系统，用以解决现有技术中存在的技术缺陷。

本发明提供一种激光金属沉积一次枝晶间距预测方法，包括：

采集激光金属沉积过程中的激光特征数据，所述激光特征数据包括激光功率和激光扫描速度；

将所述激光特征数据输入间距预测模型，输出一次枝晶间距预测结果；

其中，所述间距预测模型是基于激光特征样本数据以及预先确定的一次枝晶间距标签进行训练后得到。

根据本发明提供的激光金属沉积一次枝晶间距预测方法，所述间距预测模型采用归一化方法对所述一次枝晶间距标签进行预处理：

其中，所述归一化方法为式中λ为输入的一次枝晶间距标签；λ′为归一化之后的一次枝晶间距标签；λ_min和λ_max分别为输入的一次枝晶间距标签中的最小值和最大值。

根据本发明提供的激光金属沉积一次枝晶间距预测方法，所述间距预测模型包括输入层、隐含层和输出层，输入层和隐含层之间、以及隐含层和输出层之间分别由传递函数相连；所述间距预测模型以所述激光特征样本数据作为输入层的两个节点数，以所述一次枝晶间距标签作为输出层的一个节点数。