一种激光3d成形弯曲结构件的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于激光熔覆快速成形技术领域，具体涉及一种激光3D成形弯曲结构件的 方法。
【背景技术】
[0002] 激光熔覆快速成形技术是20世纪90年代中后期基于激光熔覆技术和快速原型技 术的基础上发展起来的一种新技术。它综合了激光熔覆技术与快速成形技术的优点，无需 借助刀具和模具就能直接制造出各种复杂的金属零件，具有成形零件复杂、组织性能优良、 加工材料范围广泛、柔性化程度高、成本较低等独特优点，受到了业界的广泛关注。
[0003]针对悬臂以及空腔件等具有弯曲结构的成形件进行激光熔覆时，有分层错位、辅 助支撑以及空间实时变姿态三种方法。其中，空间实时变姿态方法制作的成形件具有表面 质量好、成形效率高、成形件尺寸不受限制等优点。因此，在进行具有弯曲特征的成形件的 激光熔覆时，优先选取空间实时变姿态的方法。空间实时变姿态指的是在激光快速成形曲 面时，需要实时改变光头的姿态，使得光头的轴线方向始终与成形件轮廓的切线方向相垂 直。
[0004] 在激光熔覆弯曲结构件时，因为结构件在弯曲半径方向上存在一定的厚度，所以 结构件的内外壁所需生长量存在一定的差值，这个差值与弯曲结构件的弯曲曲率以及弯曲 结构件的厚度有关。当厚度很小的时候，这个差值可以通过激光快速成形的自愈合机理进 行补偿，然而当厚度达到一定值时，自愈合机理无法进行自动补偿，难以成形弯曲结构件。
[0005] 因此，鉴于以上问题，有必要采取一定的工艺方法来弥补这个差值，实现弯曲结构 件的快速成形，提高成形效率，同时保证成形件的质量及其精度。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明提供了一种激光3D成形弯曲结构件的方法，通过赋予熔道各点 不同的工艺参数来形成不等高熔道，从而成形具有弯曲特征的结构件，弥补弯曲结构件中 生长量间的差值，实现弯曲结构件的快速成形，提高成形效率，同时保证成形件的质量及其 精度。
[0007] 根据本发明的目的提出的一种激光3D成形弯曲结构件的方法，用以成形不等高熔 道，具体步骤如下：
[0008] Sl、建立激光加工工艺参数与熔道参数的关系表格；
[0009] S2、确定当前弯曲结构件的曲率K以及弯曲结构件在弯曲半径方向上的尺寸L;
[0010] S3、在弯曲半径方向上将当前弯曲结构件等距的分成S个部分，弯曲结构件上的点 分别记为1，2,3…S，S+1;
[0011] S4、根据步骤SI中获得的关系表格分别为当前弯曲结构件上的各个点赋予工艺参 数；
[0012] S5、根据步骤S4确定的工艺参数开始进行激光熔覆，完成本步骤后回到步骤S2重 新确定曲率K以及尺寸L;
[0013] 所述熔道参数包括熔道高度，当前熔覆层第1个点的熔道高度为lu，第t个点的熔 道高度为ht，这两个点的熔道高度要满足关系式：
[0014]
[0015] 上述关系式中，K为曲率，S为弯曲结构件等分数量，L为弯曲结构件在弯曲半径方 向上的尺寸。
[0016] 优选的，所述激光加工工艺参数包括激光扫描速度a、激光功率b与送粉速率d，所 述熔道参数包括熔道高度h。
[0017] 优选的，所述弯曲结构件为弯曲墙，成形弯曲墙前需确定当前弯曲墙的曲率K以及 弯曲墙的壁厚L。
[0018] 优选的，所述弯曲结构件为弯曲管件，成形弯曲管件前需确定当前弯曲管件的曲 率K以及弯曲管件直径L。
[0019] 优选的，激光3D成形采用实时变姿态激光熔覆方法。
[0020] -种弯曲墙，采用激光3D成形弯曲结构件的方法成形。
[0021 ] -种弯曲管件，采用激光3D成形弯曲结构件的方法成形。
[0022] 与现有技术相比，本发明公开的激光3D成形弯曲结构件的方法的优点是：
[0023] 通过赋予熔道各点不同的工艺参数来形成不等高熔道，从而成形具有弯曲特征的 结构件，弥补弯曲结构件中生长量间的差值，实现弯曲结构件的快速成形，提高成形效率， 同时保证成形件的质量及其精度。为运用实时变姿态激光熔覆的方法成形具有弯曲特性的 结构件奠定了基础。
【附图说明】
[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为激光熔覆弯曲墙的示意图。
[0026]图2为激光熔覆弯曲管件的示意图。
[0027]图3为A处局部放大图。
【具体实施方式】
[0028]在激光熔覆弯曲结构件时，因为结构件在弯曲半径方向上存在一定的厚度，所以 结构件的内外壁所需生长量存在一定的差值，这个差值与弯曲结构件的弯曲曲率以及弯曲 结构件的厚度有关。当厚度很小的时候，这个差值可以通过激光快速成形的自愈合机理进 行补偿，然而当厚度达到一定值时，自愈合机理无法进行自动补偿，难以成形弯曲结构件。 [0029]本发明针对现有技术中的不足，提供了一种激光3D成形弯曲结构件的方法，通过 赋予熔道各点不同的工艺参数来形成不等高熔道，从而成形具有弯曲特征的结构件，弥补 弯曲结构件中生长量间的差值，实现弯曲结构件的快速成形，提高成形效率，同时保证成形 件的质量及其精度。
[0030] 根据本发明的目的提出的一种激光3D成形弯曲结构件的方法，用以成形不等高熔 道，具体步骤如下：
[0031] Sl、建立激光加工工艺参数与熔道参数的关系表格；
[0032] S2、确定当前弯曲结构件的曲率K以及弯曲结构件在弯曲半径方向上的尺寸L;
[0033] S3、在弯曲半径方向上将当前弯曲结构件等距的分成S个部分，弯曲结构件上的点 分别记为1，2,3…S，S+1;
[0034] S4、根据步骤SI中获得的关系表格分别为当前弯曲结构件上的各个点赋予工艺参 数；
[0035] S5、根据步骤S4确定的工艺参数开始进行激光熔覆，完成本步骤后回到步骤S2重 新确定曲率K以及尺寸L;
[0036] 所述熔道参数包括熔道高度，当前熔覆层第1个点的熔道高度为1η，第t个点的熔 道高度为ht，这两个点的熔道高度要满足关系式：
[0037]
[0038]上述关系式中，K为曲率，S为弯曲结构件等分数量，L为弯曲结构件在弯曲半径方 向上的尺寸。
[0039]优选的，所述激光加工工艺参数包括激光扫描速度a、激光功率b与送粉速率d，所 述熔道参数包括熔道高度h。
[0040]激光加工工艺参数与熔道参数关系表1如下：
[0042]优选的，所述弯曲结构件为弯曲墙，成形弯曲墙前需确定当前弯曲墙的曲率K以及 弯曲墙的壁厚L。
[0043]优选的，所述弯曲结构件为弯曲管件，成形弯曲管件前需确定当前弯曲管件的曲 率K以及弯曲管件直径L。
[0044] 优选的，激光3D成形采用实时变姿态激光熔覆方法。
[0045] -种弯曲墙，采