一種激光3d成形彎曲結(jié)構(gòu)件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于激光熔覆快速成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光3D成形彎曲結(jié)構(gòu)件的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光熔覆快速成形技術(shù)是20世紀90年代中后期基于激光熔覆技術(shù)和快速原型技 術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新技術(shù)。它綜合了激光熔覆技術(shù)與快速成形技術(shù)的優(yōu)點，無需 借助刀具和模具就能直接制造出各種復(fù)雜的金屬零件，具有成形零件復(fù)雜、組織性能優(yōu)良、 加工材料范圍廣泛、柔性化程度高、成本較低等獨特優(yōu)點，受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。
[0003]針對懸臂以及空腔件等具有彎曲結(jié)構(gòu)的成形件進行激光熔覆時，有分層錯位、輔 助支撐以及空間實時變姿態(tài)三種方法。其中，空間實時變姿態(tài)方法制作的成形件具有表面 質(zhì)量好、成形效率高、成形件尺寸不受限制等優(yōu)點。因此，在進行具有彎曲特征的成形件的 激光熔覆時，優(yōu)先選取空間實時變姿態(tài)的方法。空間實時變姿態(tài)指的是在激光快速成形曲 面時，需要實時改變光頭的姿態(tài)，使得光頭的軸線方向始終與成形件輪廓的切線方向相垂 直。
[0004] 在激光熔覆彎曲結(jié)構(gòu)件時，因為結(jié)構(gòu)件在彎曲半徑方向上存在一定的厚度，所以 結(jié)構(gòu)件的內(nèi)外壁所需生長量存在一定的差值，這個差值與彎曲結(jié)構(gòu)件的彎曲曲率以及彎曲 結(jié)構(gòu)件的厚度有關(guān)。當厚度很小的時候，這個差值可以通過激光快速成形的自愈合機理進 行補償，然而當厚度達到一定值時，自愈合機理無法進行自動補償，難以成形彎曲結(jié)構(gòu)件。
[0005] 因此，鑒于以上問題，有必要采取一定的工藝方法來彌補這個差值，實現(xiàn)彎曲結(jié)構(gòu) 件的快速成形，提高成形效率，同時保證成形件的質(zhì)量及其精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種激光3D成形彎曲結(jié)構(gòu)件的方法，通過賦予熔道各點 不同的工藝參數(shù)來形成不等高熔道，從而成形具有彎曲特征的結(jié)構(gòu)件，彌補彎曲結(jié)構(gòu)件中 生長量間的差值，實現(xiàn)彎曲結(jié)構(gòu)件的快速成形，提高成形效率，同時保證成形件的質(zhì)量及其 精度。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種激光3D成形彎曲結(jié)構(gòu)件的方法，用以成形不等高熔 道，具體步驟如下：
[0008] Sl、建立激光加工工藝參數(shù)與熔道參數(shù)的關(guān)系表格；
[0009] S2、確定當前彎曲結(jié)構(gòu)件的曲率K以及彎曲結(jié)構(gòu)件在彎曲半徑方向上的尺寸L;
[0010] S3、在彎曲半徑方向上將當前彎曲結(jié)構(gòu)件等距的分成S個部分，彎曲結(jié)構(gòu)件上的點 分別記為1，2,3…S，S+1;
[0011] S4、根據(jù)步驟SI中獲得的關(guān)系表格分別為當前彎曲結(jié)構(gòu)件上的各個點賦予工藝參 數(shù)；
[0012] S5、根據(jù)步驟S4確定的工藝參數(shù)開始進行激光熔覆，完成本步驟后回到步驟S2重 新確定曲率K以及尺寸L;
[0013] 所述熔道參數(shù)包括熔道高度，當前熔覆層第1個點的熔道高度為lu，第t個點的熔 道高度為ht，這兩個點的熔道高度要滿足關(guān)系式：
[0014]
[0015] 上述關(guān)系式中，K為曲率，S為彎曲結(jié)構(gòu)件等分數(shù)量，L為彎曲結(jié)構(gòu)件在彎曲半徑方 向上的尺寸。
[0016] 優(yōu)選的，所述激光加工工藝參數(shù)包括激光掃描速度a、激光功率b與送粉速率d，所 述熔道參數(shù)包括熔道高度h。
[0017] 優(yōu)選的，所述彎曲結(jié)構(gòu)件為彎曲墻，成形彎曲墻前需確定當前彎曲墻的曲率K以及 彎曲墻的壁厚L。
[0018] 優(yōu)選的，所述彎曲結(jié)構(gòu)件為彎曲管件，成形彎曲管件前需確定當前彎曲管件的曲 率K以及彎曲管件直徑L。
[0019] 優(yōu)選的，激光3D成形采用實時變姿態(tài)激光熔覆方法。
[0020] -種彎曲墻，采用激光3D成形彎曲結(jié)構(gòu)件的方法成形。
[0021 ] -種彎曲管件，采用激光3D成形彎曲結(jié)構(gòu)件的方法成形。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的激光3D成形彎曲結(jié)構(gòu)件的方法的優(yōu)點是：
[0023] 通過賦予熔道各點不同的工藝參數(shù)來形成不等高熔道，從而成形具有彎曲特征的 結(jié)構(gòu)件，彌補彎曲結(jié)構(gòu)件中生長量間的差值，實現(xiàn)彎曲結(jié)構(gòu)件的快速成形，提高成形效率， 同時保證成形件的質(zhì)量及其精度。為運用實時變姿態(tài)激光熔覆的方法成形具有彎曲特性的 結(jié)構(gòu)件奠定了基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為激光熔覆彎曲墻的示意圖。
[0026]圖2為激光熔覆彎曲管件的示意圖。
[0027]圖3為A處局部放大圖。
【具體實施方式】
[0028]在激光熔覆彎曲結(jié)構(gòu)件時，因為結(jié)構(gòu)件在彎曲半徑方向上存在一定的厚度，所以 結(jié)構(gòu)件的內(nèi)外壁所需生長量存在一定的差值，這個差值與彎曲結(jié)構(gòu)件的彎曲曲率以及彎曲 結(jié)構(gòu)件的厚度有關(guān)。當厚度很小的時候，這個差值可以通過激光快速成形的自愈合機理進 行補償，然而當厚度達到一定值時，自愈合機理無法進行自動補償，難以成形彎曲結(jié)構(gòu)件。 [0029]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種激光3D成形彎曲結(jié)構(gòu)件的方法，通過 賦予熔道各點不同的工藝參數(shù)來形成不等高熔道，從而成形具有彎曲特征的結(jié)構(gòu)件，彌補 彎曲結(jié)構(gòu)件中生長量間的差值，實現(xiàn)彎曲結(jié)構(gòu)件的快速成形，提高成形效率，同時保證成形 件的質(zhì)量及其精度。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種激光3D成形彎曲結(jié)構(gòu)件的方法，用以成形不等高熔 道，具體步驟如下：
[0031] Sl、建立激光加工工藝參數(shù)與熔道參數(shù)的關(guān)系表格；
[0032] S2、確定當前彎曲結(jié)構(gòu)件的曲率K以及彎曲結(jié)構(gòu)件在彎曲半徑方向上的尺寸L;
[0033] S3、在彎曲半徑方向上將當前彎曲結(jié)構(gòu)件等距的分成S個部分，彎曲結(jié)構(gòu)件上的點 分別記為1，2,3…S，S+1;
[0034] S4、根據(jù)步驟SI中獲得的關(guān)系表格分別為當前彎曲結(jié)構(gòu)件上的各個點賦予工藝參 數(shù)；
[0035] S5、根據(jù)步驟S4確定的工藝參數(shù)開始進行激光熔覆，完成本步驟后回到步驟S2重 新確定曲率K以及尺寸L;
[0036] 所述熔道參數(shù)包括熔道高度，當前熔覆層第1個點的熔道高度為1η，第t個點的熔 道高度為ht，這兩個點的熔道高度要滿足關(guān)系式：
[0037]
[0038]上述關(guān)系式中，K為曲率，S為彎曲結(jié)構(gòu)件等分數(shù)量，L為彎曲結(jié)構(gòu)件在彎曲半徑方 向上的尺寸。
[0039]優(yōu)選的，所述激光加工工藝參數(shù)包括激光掃描速度a、激光功率b與送粉速率d，所 述熔道參數(shù)包括熔道高度h。
[0040]激光加工工藝參數(shù)與熔道參數(shù)關(guān)系表1如下：
[0042]優(yōu)選的，所述彎曲結(jié)構(gòu)件為彎曲墻，成形彎曲墻前需確定當前彎曲墻的曲率K以及 彎曲墻的壁厚L。
[0043]優(yōu)選的，所述彎曲結(jié)構(gòu)件為彎曲管件，成形彎曲管件前需確定當前彎曲管件的曲 率K以及彎曲管件直徑L。
[0044] 優(yōu)選的，激光3D成形采用實時變姿態(tài)激光熔覆方法。
[0045] -種彎曲墻，采