[发明专利]一种闭式整体复杂内流道构件激光增材光整一体化方法

说明书

本发明提供一种闭式整体复杂内流道构件激光增材光整一体化方法，利用激光增材高度在nd≤r时与rnd≤2r不同状态时，迭代规划每一片层内激光头不同路径及位姿状态，激光头在加工路径的状态判断点执行直立增材行程、弧形下降/上升抛光行程、偏移位姿抛光行程进行增材‑抛光，并通过高度调焦、位姿调整与直立空行程进行加工状态协调，实现复杂流道结构激光一体化增材抛光成形与设备集成化，避免加工工艺污染流道内工作液，保障工作液使用性能与液压元器件特性。

技术领域

本发明属于激光精密加工技术领域，涉及一种闭式整体复杂内流道构件激光增材光整一体化方法。

背景技术

内流道具有特定的物质与能量传递作用，广泛应用于航空航天、机械工程、水陆输运、生物医药等领域。传统机加工，如钻、锪、镗等方法无法实现弯曲结构的加工；铸造等方法由于液体材料流体性质、铸型热机械强度等加工条件，对孔径及结构引导线的几何结构有限制。有鉴于此，增材制造成为了流道制备最适配的选择，多种增材技术，例如立体光固化(VP)、材料挤出成形(ME)、粉末床熔融(PBF)、直接能量沉积(DED)、材料喷射(MJ)、薄材叠层(SL)等，在具备流道结构的工件的制备中广泛应用。

不可忽略的是，由于增材制备表面颗粒粘接、熔池飞溅、台阶效应等原因，造成了表面出现粗糙度超差等缺陷，阻滞内流道工作液流动，恶化工作液工况，破坏系统内部元器件的特有性能，因此必须在增材之后必须进行光整处理。现有电化学光整方法存在高深径比复杂结构电解液难以流动更以及有色金属电灼、冰晶状附着等问题；常用磨粒流方法要求结构使得磨粒流顺利流出，对于存在大量非连续相切结构等流道易存留磨粒，污染工作液。激光光整方法，不接触、无应力产生，并且光整重熔层具备更高的强度与耐腐蚀能力。需要指出的是，激光光路为直线，无法直接深入复杂流道内部执行光整操作，而增材-光整一体化方法，在增材过程中施加光整，打开原本封闭的结构，大幅度简易化光整操作，有利于激光设备的进一步集成化与工艺的高效化。

在现有激光增材光整方法研究中，专利CN201711462798.1提出了一种基于工价位姿倾斜的激光增材构件内壁的增材-光整一体化加工方法，本质上是每一片层激光增材与激光光整的交替进行；并且工件的倾斜需要加工平台的更大的负载能力，尤其是对于大型复杂工件，在更大程度上考验加工平台强度时，易造成复杂结构的形位超差与挂渣等缺陷。专利CN202011370400.3所述的激光增材-光整一体化加工方法及其装置，特征在于增材激光束与光整激光束平行行进，忽略了增材与光整不同加工状态对激光束不同参数的要求，对于实际工程应用存在较大不足。可见，一种切实可行、有助于设备集成化、数字化的流道激光一体化增材光整成形方法亟待研究与提出。

发明内容

为克服针对现有内流道增材光整一体化方法的不足，本发明提出一种方案：

一种闭式整体复杂内流道构件激光增材光整一体化方法，利用激光增材高度在nd≤r时与rnd≤2r不同状态时，迭代规划每一片层内激光头不同路径及位姿状态，实现针对闭式整体复杂内流道的激光一体化增材光整，包括如下步骤：

S1，在激光加工系统工位机中导入流道增材3D数字模型，规划激光一体化增材光整路径与激光增材、光整光整参数，准备金属粉末及其他辅助材料；

S2，开启气体保护，启动流道激光一体化增材光整加工系统；

nd≤r时：