[發(fā)明專利]一種根據(jù)零件實時溫度場調(diào)整打印策略的方法

有效

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• 申請日: 2016-07-01
• 公開（公告）號: CN106180707B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊東輝;李洋
• 申請（專利權(quán)）人: 西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所61214
• 代理人: 李娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于SLM成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種根據(jù)零件實時溫度場調(diào)整打印策略的方法。

背景技術(shù)

由于在SLM成形過程中，瞬時集中的激光能量容易造成零件溫度場分布不均勻，使零件在成形過程中局部應(yīng)力增大，產(chǎn)生翹曲變形甚至開裂等缺陷。

如何從熱力學(xué)角度分析SLM成形過程是一個值得研究的方向。目前，一些研究人員利用有限元分析方法仿真獲得成形過程溫度和熱應(yīng)力場的分布情況，并對影響成形溫度、應(yīng)力的參數(shù)進行了相關(guān)研究。但能對溫度場進行實時監(jiān)控的SLM設(shè)備少之又少。紅外熱像儀利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡接收被測目標的紅外輻射能量分布圖形，然后反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)。由于其可以直觀地觀察到被測目標整體溫度分布狀況這一優(yōu)勢，具有極其廣泛的應(yīng)用范圍。但目前還未有SLM設(shè)備應(yīng)用該項技術(shù)。

通常，利用SLM技術(shù)加工零件時，需要對零件進行剖分。剖分前會設(shè)置相關(guān)剖分參數(shù)、選擇打印策略、更改掃描速度等，設(shè)定好后，在零件成形過程中即無法改變。但實際加工過程因為工藝參數(shù)、支撐強度、外部環(huán)境等因素的影響往往是非常復(fù)雜且難以完全掌控的。如果能夠根據(jù)實際成形過程及時調(diào)整打印策略，可以避免很多問題的發(fā)生，而零件成形過程中的溫度場是其中需要重點監(jiān)控的內(nèi)容。

零件熱應(yīng)力過大容易發(fā)生變形、開裂?，F(xiàn)有的SLM設(shè)備基本都無法對零件加工過程中的溫度場進行實時監(jiān)控。即使有的SLM設(shè)備可以實現(xiàn)獲取溫度的功能，也往往存在測溫不準、誤差較大等問題。

在對零件進行剖分時，需要設(shè)置零件的打印策略，在現(xiàn)有加工過程中，打印策略通常是固定的，不會發(fā)生更改。由于現(xiàn)有技術(shù)不能根據(jù)零件的實際成形過程及時調(diào)整打印策略，這無形中就增加了零件的廢品率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)零件實時溫度場調(diào)整打印策略的方法，解決了現(xiàn)有成形方法無法獲取準確溫度場、且根據(jù)溫度場調(diào)整打印策略的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種根據(jù)零件實時溫度場調(diào)整打印策略的方法，包括以下步驟：

步驟1，通過計算機讀取零件當(dāng)前層預(yù)設(shè)的各分區(qū)打印順序并記錄；

步驟2，獲取成形平臺當(dāng)前溫度場；

步驟3，根據(jù)步驟2獲得的成形平臺當(dāng)前溫度場，計算零件當(dāng)前層各分區(qū)的平均溫度值，并根據(jù)該平均溫度值將零件當(dāng)前層各分區(qū)按照溫度從小到大進行排序；

步驟4，將步驟3獲得的零件當(dāng)前層各分區(qū)排序與步驟1讀取的零件當(dāng)前層預(yù)設(shè)的各分區(qū)打印順序進行比較，若一致，則按照預(yù)設(shè)的各分區(qū)打印順序繼續(xù)打??；反之，控制設(shè)備按照步驟3獲得的零件當(dāng)前層各分區(qū)排序進行零件當(dāng)前層的打印。

本發(fā)明的特點還在于：

步驟2中成形平臺當(dāng)前溫度場利用紅外熱成像儀測量得到。

步驟3中零件當(dāng)前層各分區(qū)的平均溫度值獲取方法為：

(1)根據(jù)零件當(dāng)前層的分區(qū)規(guī)則，將成形平臺劃分為與零件當(dāng)前層分區(qū)對應(yīng)的多個分區(qū)；

(2)根據(jù)紅外熱成像儀獲得的成形平臺當(dāng)前溫度場，提取成形平臺各分區(qū)溫度場分布，并計算成形平臺各分區(qū)平均溫度值T；同時，獲取成形平臺各分區(qū)面積值S及與其對應(yīng)的零件當(dāng)前層各分區(qū)面積值S＇，通過式(1)進行計算，獲得零件當(dāng)前層各分區(qū)平均溫度值T＇，

步驟1中分區(qū)為條帶分區(qū)或棋盤分區(qū)。

紅外熱成像儀安裝在SLM設(shè)備的成形艙內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明方法利用紅外熱成像儀實時監(jiān)測零件成形過程中的溫度場，并根據(jù)當(dāng)前零件的溫度分布及時調(diào)整打印策略，減少零件加工過程中因熱應(yīng)力產(chǎn)生的問題，提高零件加工質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法所使用的SLM設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明根據(jù)零件實時溫度場調(diào)整打印策略的方法流程圖；

圖3是零件的兩種分區(qū)示意圖；

圖4是本發(fā)明成形平臺條帶分區(qū)示意圖；

圖5是本發(fā)明成形平臺棋盤分區(qū)示意圖；

圖1中，1.激光器，2.保護鏡，3.進風(fēng)口，4.成形艙，5.收粉艙，6.活塞，7.基板，8.成形零件，9.送粉艙，10.刮刀，11.出風(fēng)口，12.計算機，13.紅外熱成像儀，14.激光束。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明并不限于這些實施方式。