本發(fā)明涉及一種用于解決激光熔覆成形開放薄壁件端部塌陷的方法，具體涉及一種通過控制激光束在成形件端部停滯一定時間的方法來解決激光熔覆成形開放薄壁件端部塌陷的問題。

背景技術(shù)：

薄壁零構(gòu)件由于質(zhì)量輕、易于加工、生產(chǎn)成本較低等優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于各工程領(lǐng)域，如各種民用支柱、桁架、力臂、橫梁、底座以及軍用航空飛機機翼、葉片等。傳統(tǒng)的加工薄壁零構(gòu)件的方法多為機加工，通過對毛坯去除材料加工成形，這樣對材料的利用率較低。激光熔覆成形技術(shù)是利用計算機生成零件的三維cad實體模型，再利用切片分層的方法將三維實體信息轉(zhuǎn)化為若干維輪廓信息，然后將金屬粉末按照規(guī)劃路徑填滿二維輪廓，最后堆積成三維實體零件。該技術(shù)對材料的利用率較高，適合加工薄壁零構(gòu)件。

然而，激光熔覆成形技術(shù)加工薄壁件時常常會存在不同的缺陷，如開放式薄壁件端部的塌陷。塌陷的產(chǎn)生不僅影響了零件的外觀形貌，甚至使零件加工無法繼續(xù)而導(dǎo)致報廢。因此，在如何利用激光熔覆成形技術(shù)加工薄壁件對材料利用率高這一優(yōu)勢上，解決開放薄壁件端部塌陷問題變得刻不容緩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于解決激光熔覆成形開放薄壁件端部塌陷的方法。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于解決激光熔覆成形開放薄壁件端部塌陷的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)拍攝獲取薄壁件照片，將所述薄壁件照片導(dǎo)入制圖軟件，以在制圖軟件中形成模型件，所述模型件具有因塌陷而缺少的部分形貌，將所述模型件因塌陷而缺少的部分形貌視為缺陷等截面體，通過制圖軟件處理以獲得缺陷等截面體的體積v1；

(2)通過模擬的方式，在所述缺陷等截面體的位置上采用激光停滯的方法以堆積形成缺陷等截面體，計算形成所述缺陷等截面體所需停滯總時間t；

(3)在相同工藝參數(shù)下，通過停滯總時間t計算得到激光束在缺陷等截面體所在坐標位置上的每層停滯時間t；

(4)在相同所述工藝參數(shù)下，激光束在缺陷等截面體所在坐標位置上每層停滯時間為t，使其逐層堆積直至獲得最后模型件實體。

進一步的，所述熔覆單道包括開光熔覆點、關(guān)光熔覆點及單道等截面體，所述關(guān)光熔覆點包括缺陷等截面體，所述拍攝獲取的直墻照片至少包括缺陷等截面體及單道等截面體，所述缺陷等截面體的體積v1計算公式如下：

v1＝s1*d，其中s1為缺陷等截面體的橫截面積，d為直墻的實際壁厚。

進一步的，所述激光束停滯總時間t為v1/s2*f，其中s2為單道等截面體的橫截面積，f為激光掃描速度。

進一步的，所述激光束在每層停滯的平均時間t為t/n。

進一步的，所述直墻堆積的掃描方式包括單向掃描或雙向掃描。

本發(fā)明的有益效果在于：拍攝獲取薄壁件照片，將薄壁件照片導(dǎo)入制圖軟件，以在制圖軟件中形成模型件，將模型件因塌陷而缺少的部分形貌視為缺陷等截面體，該等截面體的體積為v1，通過模擬的方式，在缺陷等截面體的位置上采用激光停滯的方法以堆積形成缺陷等截面體，計算形成缺陷等截面體所需停滯總時間t，從而得出激光束在每層塌陷部位停滯時間t，再在相同工藝參數(shù)下，使激光束在每層端部塌陷停滯時長為t，使其逐層堆積直至獲得最后成形件，使薄壁件端部體積得到補充，有效防止端部塌陷的產(chǎn)生，很好的提高了薄壁件的利用率。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1為熔覆單道的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為直墻及因塌陷形成的缺陷等截面體示意圖。

圖3為導(dǎo)入制圖軟件的直墻。

圖4為激光加載形成的熔覆單道及其等截面體示意圖。

圖5為導(dǎo)入制圖軟件的熔覆單道橫截面。

圖6為激光加載后的關(guān)光熔覆點。

圖7為激光加載成形的直墻。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

請參見圖1，一條完整的熔覆單道由開光熔覆3、單道等截面體2及關(guān)光熔覆點1構(gòu)成。開光熔覆點3類似球缺形狀，關(guān)光熔覆點1略有塌陷，實驗堆積中，由于模型件在關(guān)光熔覆點1端部有形狀誤差累積，導(dǎo)致最終成形件在關(guān)光熔覆點1處塌陷而導(dǎo)致實驗無法繼續(xù)。為使得熔覆單道的關(guān)光熔覆點1足夠飽滿需要在該處提供足夠的能量，可采用激光加載的方法對其進行能量補充。

請參見圖2至圖3、圖6及圖7，本發(fā)明方法包括以下步驟：

(1)拍攝獲取薄壁件照片，該薄壁件可為直墻，將所述直墻照片導(dǎo)入制圖軟件，以在制圖軟件中形成模型件5，所述模型件5具有因塌陷而缺少的部分形貌4，將所述模型件因塌陷而缺少的部分形貌4視為缺陷等截面體，通過制圖軟件處理以獲得缺陷等截面體4的體積v1；

(2)通過模擬的方式，在所述缺陷等截面體4的位置上采用激光停滯的方法以堆積形成缺陷等截面體4，計算形成所述缺陷等截面體4所需停滯總時間t；

(3)在相同工藝參數(shù)下，通過停滯總時間t計算得到激光束在缺陷等截面體4所在坐標位置上的每層(即熔覆單道)停滯時間t；

(4)在相同所述工藝參數(shù)下，激光束在缺陷等截面體4所在坐標位置上每層停滯時間為t，使關(guān)光熔覆點1’得到填充使其飽滿平整化，得到一條完整的熔覆單道，再使其逐層堆積直至獲得最后模型件實體5’。

上述發(fā)明方法中的制圖軟件可為autocad，將直墻照片導(dǎo)入autocad中，通過autocad的“特征”命令，對缺陷等截面體4的邊緣進行曲線擬合，獲得該部分在主視圖中的橫截面7的面積s1，根據(jù)直墻的實際壁厚d，求得成形件因塌陷而形成的缺陷等截面體的體積v1。

請參見圖4及圖5，將相同工藝參數(shù)條件下的熔覆單道6用dk77500型電火花切割機沿掃描垂直方向切割獲得熔覆單道橫截面8。將其用砂紙打磨后，拍攝照片并將照片導(dǎo)入autocad中，利用圓弧對熔覆單道6邊緣進行曲線擬合，通過autocad的“特征”命令，提取截面輪廓線，獲得該單道等截面體的橫截面8的面積s2。

請結(jié)合圖2至圖5，本發(fā)明方法的一較佳實施例確定的工藝參數(shù)激光輸出功率p＝800w，激光掃描速度f＝8mm/s，離焦量d＝-3.5mm，由上述可得：

v1＝s1*d＝s2*f*t，則s1*d＝s2*f*t；

可得：t＝s1*d/s2*f。

在上述工藝參數(shù)下對直墻堆積50層后，將直墻照片導(dǎo)入autocad中，處理后獲得缺陷等截面體4的橫截面7的面積s1＝20.12mm²，直墻的實際壁厚d＝3.26mm，熔覆單道6的橫截面8的面積s2＝1.66mm²，

根據(jù)公式t＝s1*d/s2*f，求得t＝5s，t＝0.1s。

請參見圖6及圖7，為驗證理論的正確性，采用上述一較佳實施例的同樣的工藝參數(shù)采用激光加載的方法，使激光加載時間為0.1s，進行單道熔覆與直墻堆積實驗。實驗得到的熔覆單道的關(guān)光熔覆點1’形狀飽滿，堆積成形的直墻3’的端部也實現(xiàn)平整化，有效的避免了塌陷的產(chǎn)生。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。