[發(fā)明專利]同一光斑異種材料同步分區(qū)送粉激光熔覆方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110604620.6
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113290257B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣士春;唱麗麗;吳從皓;周文超;張巍;邢飛
• 申請（專利權(quán)）人: 南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司
• 主分類號: B22F12/41
• 分類號: B22F12/41;B22F12/58;B22F10/28;B22F10/30;B22F3/105;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 南京行高知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32404
• 代理人: 王培松

1.一種基于同一光斑異種材料同步分區(qū)送粉激光熔覆系統(tǒng)實現(xiàn)的同一光斑異種材料同步分區(qū)送粉激光熔覆方法，其特征在于，所述同一光斑異種材料同步分區(qū)送粉激光熔覆系統(tǒng)包括：激光熔覆加工頭，被設(shè)置用于在工件表面形成激光光斑；激光光斑控制器，被設(shè)置用于調(diào)節(jié)所述激光光斑；送粉裝置，被設(shè)置用以向所述激光光斑的位置輸送粉末；送粉控制器，被設(shè)置用于控制送粉；其中，所述送粉裝置包括：至少一個送粉器，所述送粉器具有送粉桶；分粉器組合，與所述至少一個送粉器連接；第一側(cè)向送粉組件和第二側(cè)向送粉組件，位于激光熔覆加工頭的兩側(cè)，并關(guān)于激光熔覆加工頭的中心軸線成軸對稱地設(shè)置；所述第一側(cè)向送粉組件和第二側(cè)向送粉組件內(nèi)分別配置有多個獨立分布的粉管；所述粉管的入口端連通至所述分粉器組合，出口端朝向激光熔覆加工頭所形成的激光光斑位置；所述送粉桶用于存儲的粉末，所述送粉桶被設(shè)置成載氣輸送粉末至分粉器組合，并經(jīng)由分粉器組合輸送至所述第一側(cè)向送粉組件的一個或者多個粉管，以及輸送至第二側(cè)向送粉組件的一個或者多個粉管；所述第一側(cè)向送粉組件的粉管被設(shè)置成與第二側(cè)向送粉組件的粉管成一一對稱的方式同步向所述激光光斑位置送粉，其中一對向同一位置送粉的粉管分別輸送不同的粉末，兩種粉末在粉末匯聚點區(qū)域?qū)崿F(xiàn)熔化冶金反應(yīng)，形成冶金結(jié)合區(qū)作為過渡區(qū)；

所述方法包括以下步驟：

首先，根據(jù)所需打印工件表面的熔覆層的尺寸，確定涂層制備區(qū)域大小和打印軌跡寬度、單道涂層的制備寬度，規(guī)劃打印路徑；再根據(jù)規(guī)劃的打印路徑設(shè)定送粉路徑，進行送粉寬度、粉管數(shù)量及粉管間隔距離的設(shè)計，確定出粉斑尺寸；再根據(jù)設(shè)定好的送粉路徑選擇合適內(nèi)徑的粉管并確定所需送粉的粉管的數(shù)量，通過不同類型的分粉器進行粉管之間的連接，根據(jù)設(shè)定送粉路徑確定送粉控制信號S_i（i=1，2……N）；

其中，在送粉路徑設(shè)置時，第一側(cè)向送粉組件和第二側(cè)向送粉組件的多個粉管被設(shè)置成：

1）沿著第一側(cè)向送粉組件與第二側(cè)向送粉組件的粉管排列方向，第一側(cè)向送粉組件的連續(xù)p個粉管與第二側(cè)向送粉組件的連續(xù)p+1個粉管被設(shè)置同步輸送第一種粉末；p小于等于P，P表示第一側(cè)向送粉組件和第二側(cè)向送粉組件的粉管的總數(shù)；

2）沿著第一側(cè)向送粉組件與第二側(cè)向送粉組件的粉管排列方向的反向，第一側(cè)向送粉組件的連續(xù)q+1個粉管與第二側(cè)向送粉組件的連續(xù)q個粉管被設(shè)置同步輸送第二種粉末；其中第一側(cè)向送粉組件的第q+1個粉管與第二側(cè)向送粉組件的第p+1個粉管輸送的粉末在粉末匯聚點區(qū)域可被激光光斑熔化實現(xiàn)冶金反應(yīng)，形成冶金結(jié)合區(qū)作為過渡區(qū)；其中，P=p+q+1；

其次，確定與粉斑尺寸適配的光斑尺寸，設(shè)定光斑尺寸大于粉斑尺寸；

最后，設(shè)置熔覆參數(shù)，編寫打印程序，根據(jù)規(guī)劃粉斑尺寸啟動相應(yīng)送粉控制信號S_i同步送粉，i=1，2……N，同時對應(yīng)啟動所需光斑尺寸的光斑控制信號K_j，j=1，2……N；i≠j，得到所需尺寸的光斑，進行熔覆打印。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同一光斑異種材料同步分區(qū)送粉激光熔覆方法，其特征在于，所述激光光斑控制器被設(shè)置成控制激光光斑的寬度和/或長度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同一光斑異種材料同步分區(qū)送粉激光熔覆方法，其特征在于，所述激光光斑為長條形光斑，光斑尺寸大于送粉形成的粉斑尺寸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同一光斑異種材料同步分區(qū)送粉激光熔覆方法，其特征在于，所述第一側(cè)向送粉組件的粉管與所述第二側(cè)向送粉組件的粉管在數(shù)量與位置分布上均一一對應(yīng)地設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同一光斑異種材料同步分區(qū)送粉激光熔覆方法，其特征在于，所述第一側(cè)向送粉組件包括扁平狀的第一殼體以及安裝在第一殼體內(nèi)并成陣列式分布的多個粉管，相鄰粉管之間的間距相等。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的同一光斑異種材料同步分區(qū)送粉激光熔覆方法，其特征在于，所述第一側(cè)向送粉組件包括扁平狀的第二殼體以及設(shè)置在第二殼體內(nèi)的水冷管路，所述水冷管路具有冷卻介質(zhì)入口以及冷卻介質(zhì)出口；所述第二殼體安裝在第一殼體上，并且第二殼體相對于第一殼體更加接近所述激光熔覆加工頭。