[發明專利]一種熔覆層側向搭接方法和裝置

有效

• 申請號: 201610160603.7
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105583522B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 石世宏;陸斌;石拓
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B23K26/342
• 分類號: B23K26/342
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本申請涉及激光熔覆技術領域，更具體地說，涉及一種熔覆層側向搭接方法和裝置。

背景技術

激光立體成形是一種先進的快速加工技術，該技術摒棄了開發模具的高成本、長周期的缺點，同時也能夠保留傳統工藝生產制造高致密度的零件的優勢，在汽車、通信、航空航天等領域具有非常廣闊的發展及應用前景。

激光立體成形技術在制造薄壁零件時具有十分突出的優勢，目前主要應用在薄壁零件熔覆層之間的搭接。

熔覆層之間的搭接主要分為平行搭接和非平行搭接(即側向搭接)。目前國內外對熔覆層的搭接研究主要集中在熔覆層的平行搭接層面，還未涉及到熔覆層的側向搭接，實現熔覆層側向搭接的關鍵在于如何規劃激光掃描路徑。

發明內容

有鑒于此，本申請提供一種熔覆層側向搭接的方法和裝置，通過計算熔覆偏移量來規劃激光掃描路徑，從而實現熔覆層的側向搭接。

為了實現上述目的，現提出的方案如下：

一種熔覆層側向搭接的方法，包括：

獲取熔覆層徑向截面的輪廓信息；

根據所述輪廓信息對熔覆層的徑向截面進行擬合，得到熔覆層徑向截面的曲線函數；

以所述曲線函數為基礎建立熔覆層模型，以及以所述曲線函數和側向搭接角度為基礎建立熔覆層搭接模型；

根據所述熔覆層模型和所述熔覆層搭接模型，計算熔覆層的實際熔覆長度與預設熔覆長度之間的熔覆偏移量；

基于所述熔覆偏移量規劃激光的掃描路徑，以按照所述掃描路徑經過激光熔覆側向搭接立體成形；

所述根據所述熔覆層模型和和所述熔覆層搭接模型，計算熔覆層的實際熔覆長度與預設熔覆長度之間的熔覆偏移量，包括：

計算熔覆層的徑向截面面積、半熔點體積，以及搭接后的熔覆層體積；

根據所述徑向截面面積、所述半熔點體積以及所述搭接后的熔覆層體積，基于第一預設公式計算搭接后的熔覆層的實際熔覆長度；

根據所述實際熔覆長度，基于第二預設公式L₂＝L-L₁，計算熔覆層的熔覆偏移量；

其中V₂表示搭接后的熔覆層體積，V₁表示半熔點體積，J表示熔覆層的徑向截面面積，L₁表示搭接后的熔覆層的實際熔覆長度，L表示預設熔覆長度，L₂表示熔覆偏移量。

優選的，所述根據所述輪廓信息對熔覆層的徑向截面進行擬合，包括：

采用高階曲線函數擬合熔覆層的徑向截面。

優選的，所述高階曲線函數為：

其中，h為熔覆層高度，a為待定系數，為徑向截面曲線階數。

一種熔覆層側向搭接的裝置，包括：

信息采集單元，用于獲取熔覆層徑向截面的輪廓信息；

擬合單元，用于根據所述輪廓信息對熔覆層的徑向截面進行擬合，得到熔覆層徑向截面的曲線函數；

模型建立單元，用于以所述曲線函數為基礎建立熔覆層模型，以及以所述曲線函數和側向搭接角度為基礎建立熔覆層搭接模型；

計算單元，用于根據所述熔覆層模型和所述熔覆層搭接模型，計算熔覆層的實際熔覆長度與預設熔覆長度之間的熔覆偏移量；

掃描路徑規劃單元，用于基于所述熔覆偏移量規劃激光的掃描路徑，以按照所述掃描路徑經過激光熔覆側向搭接立體成形；

所述計算單元包括：

第一計算子單元，用于計算熔覆層的徑向截面面積、半熔點體積，以及搭接后的熔覆層體積；

第二計算子單元，用于根據所述徑向截面面積、所述半熔點體積以及所述搭接后的熔覆層體積，基于第一預設公式計算搭接后的熔覆層的實際熔覆長度；

第三計算子單元，用于根據所述實際熔覆長度，基于第二預設公式L₂＝L-L₁，計算熔覆層的熔覆偏移量；

其中V₂表示搭接后的熔覆層體積，V₁表示半熔點體積，J表示熔覆層的徑向截面面積，L₁表示搭接后的熔覆層實際熔覆長度，L表示預設熔覆長度，L₂表示熔覆偏移量。

優選的，所述擬合單元具體用于根據所述輪廓信息，采用高階曲線函數擬合熔覆層的徑向截面，得到熔覆層徑向截面的曲線函數。

優選的，所述高階曲線函數為：

其中，h為熔覆層高度，a為待定系數，為徑向截面曲線階數。