基于ccd的激光熔覆方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光熔覆技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于CCD的激光熔覆方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光熔覆直接成形技術(shù)是在激光熔覆基礎(chǔ)上，融合快速原型技術(shù)而發(fā)展起來的一種先進制造技術(shù)。由于其成形零部件，特別是在成形薄壁零件上，具有研發(fā)周期短、生產(chǎn)成本較開模制造低，且可以成形一些傳統(tǒng)方法難以成形的復(fù)雜零部件等優(yōu)勢。激光熔覆直接成形技術(shù)成為當(dāng)今快速成形研宄的熱點，并且在航空航天、國防等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前，在激光熔覆堆積成形薄壁零件時，隨著堆積層數(shù)的增高，往往需要調(diào)整激光功率來保持穩(wěn)定的熔池以避免熔覆材料過燒造成的凝固形貌凹凸不平。
[0004]然而，在沒有溫度控制設(shè)備的情況下，試驗人員往往需要停止激光加工來調(diào)整激光功率，或是在進行多次基礎(chǔ)試驗的情況下，預(yù)先設(shè)定激光功率的變化幅度。但是，這兩種方法都不能有效地使調(diào)整的激光功率來使得熔池保持原有的穩(wěn)定性，且會一定程度上影響零件成形質(zhì)量。
[0005]因此，針對上述問題，有必要提出進一步的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于CXD的激光熔覆方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。
[0007]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種基于CCD的激光熔覆方法，其包括如下步驟:
[0008]S1.建立零件的三維模型，并對建立的三維模型進行分層處理，獲取零件的輪廓層面信息；
[0009]S2.設(shè)定激光熔覆的參數(shù)下，逐層熔覆堆積零件；
[0010]S3.通過CCD監(jiān)控零件堆積過程中，每層的提升量的數(shù)值，選取穩(wěn)定性好的提升量數(shù)值，作為基準提升量，記為hi ;
[0011]S4.根據(jù)獲取的零件的輪廓層面信息，逐層熔覆堆積零件，同時，CCD計算每層的提升量，記為h2 ；
[0012]S5.每層熔覆過程中，對比hi和相應(yīng)h2之間的大小關(guān)系，根據(jù)對比結(jié)果，調(diào)節(jié)激光熔覆的功率，并進行下一層的熔覆；
[0013]S6.當(dāng)零件的總高度大于等于設(shè)計高度時，熔覆結(jié)束。
[0014]作為本發(fā)明的基于CCD的激光熔覆方法的改進，所述步驟S2中，所述激光熔覆的參數(shù)為:激光功率800w，掃描速度7mm/s，激光離焦量-3.5mm，送粉量8g/min。
[0015]作為本發(fā)明的基于CCD的激光熔覆方法的改進，所述步驟S2中，逐層堆積的層數(shù)為20層。
[0016]作為本發(fā)明的基于CCD的激光熔覆方法的改進，所述步驟S5具體包括:
[0017]S51.當(dāng)hi大于h2時，降低所述激光熔覆的功率，并進行下一層的熔覆；
[0018]S52.當(dāng)hi等于h2時，保持所述激光熔覆的功率恒定，并進行下一層的熔覆；
[0019]S53.當(dāng)hi小于h2時，提升所述激光熔覆的功率，并進行下一層的熔覆。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的基于CCD的激光熔覆方法可隨零件各層堆積熔覆的進行，自動靈活調(diào)整激光熔覆功率的數(shù)值，使之與熔覆過程相匹配。從而，可獲得較為穩(wěn)定的熔池尺寸，進而獲得高質(zhì)量的成形零件。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為激光熔覆功率與堆積層數(shù)之間的關(guān)系曲線，其中，上方的曲線表示功率調(diào)整曲線，下方的曲線為理想功率曲線；
[0023]圖2為本發(fā)明的基于CCD的激光熔覆方法的一【具體實施方式】的方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0025]本發(fā)明為通過CXD實現(xiàn)自動調(diào)整激光熔覆功率來獲得穩(wěn)定熔池、保證熔覆成形質(zhì)量的一種工藝方法。
[0026]如圖1所示，具體地，在熔覆堆積過程中，為保持熔池維持原來狀態(tài)的激光功率是實時變化的。隨著堆積的進行，層數(shù)的提高，熔池所需激熔覆功率不斷降低。因此，如果不降低激光熔覆功率，必然會造成熔覆材料的過燒而影響成形質(zhì)量，因此，需要對成形過程中的激光熔覆功率進行控制，來保證熔覆的順利進行。
[0027]上述實施方式中，熔池是指熔焊時焊件上所形成的具有一定幾何形狀的液態(tài)金屬部分。熔池的尺寸可以綜合反應(yīng)熔池中心以及熔池橫向以及縱向的溫度場，既熔池的尺寸可以作為衡量熔池穩(wěn)定性的標準之一。熔池具有較好的穩(wěn)定性的前提下，穩(wěn)定的熔池凝固所得的熔道也將是穩(wěn)定的，進而熔道所具有的幾何參數(shù)也是穩(wěn)定的。假如保持送粉參數(shù)恒定，那么在穩(wěn)定的熔池尺寸下成形的熔道的高度也處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此，熔道的高度變化能夠反應(yīng)熔池尺寸的變化，也間接反應(yīng)了熔池是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。從而，通過調(diào)節(jié)激光熔覆功率，使熔池具有較好的穩(wěn)定性，可獲得高質(zhì)量的成型零件。
[0028]如圖2所示，本發(fā)明的基于CCD的激光熔覆方法包括如下步驟:
[0029]S1.建立零件的三維模型，并對建立的三維模型進行分層處理，獲取零件的輪廓層面信息；
[0030]S2.設(shè)定激光熔覆的參數(shù)下，逐層熔覆堆積零件；
[0031]S3.通過CCD監(jiān)控零件堆積過程中，每層的提升量的數(shù)值，選取穩(wěn)定性好的提升量數(shù)值，作為基準提升量，記為hi。
[0032]所述步驟S1-S3是為了選取穩(wěn)定性好的提升量數(shù)值而進行的預(yù)熔覆過程，選取的提升量數(shù)值作為基準提升量，其作為后續(xù)熔覆過程中，每層提升量的參考對比依據(jù)。所述步驟S2中，設(shè)定的激光熔覆的參數(shù)為:激光功率800w，掃描速度7mm/s，激光離焦量_3.5mm，送粉量8g/min。優(yōu)選地，逐層堆積時，堆積的層數(shù)設(shè)定為20層。
[0033]S4.根據(jù)獲取的零件的輪廓層面信息，逐層熔覆堆積零件，同時，CCD計算每層的提升量，記為h2。
[0034]S5.每層熔覆過程中，對比hi和相應(yīng)h2之間的大小關(guān)系，根據(jù)對比結(jié)果，調(diào)節(jié)激光熔覆的功率，并進行下一層的熔覆。
[0035]具體地，所述步驟S5具體包括:
[0036]S51.當(dāng)hi大于h2時，降低所述激光熔覆的功率，并進行下一層的熔覆；
[0037]S52.當(dāng)hi等于h2時，保持所述激光熔覆的功率恒定，并進行下一層的熔覆；
[0038]S53.當(dāng)hi小于h2時，提升所述激光熔覆的功率，并進行下一層的熔覆。
[0039]具體地，當(dāng)hi小于h2時，表明當(dāng)前提升量偏大，熔池尺寸偏小，因此采取提升功率的措施來使得熔池向穩(wěn)定方向變化。當(dāng)hi等于h2時，表明當(dāng)前提升量穩(wěn)定，熔池尺寸穩(wěn)定，采取保持功率不變的措施使熔池保持穩(wěn)定。當(dāng)hi大于h2時，表明當(dāng)前提升量偏小，熔池尺寸偏大，采取降低功率的措施使得熔池向穩(wěn)定方向變化。
[0040]此外，所述步驟S52中，允許hi和h2之間存在一定差值，當(dāng)該差值在規(guī)定的范圍內(nèi)，即可認為為hi等于h2。
[0041]S6.當(dāng)零件的總高度大于等于設(shè)計高度時，熔覆結(jié)束，否則執(zhí)行步驟S5。
[0042]綜上所述，本發(fā)明的基于CCD的激光熔覆方法可隨零件各層堆積熔覆的進行，自動靈活調(diào)整激光熔覆功率的數(shù)值，使之與熔覆過程相匹配。從而，可獲得較為穩(wěn)定的熔池尺寸，進而獲得高質(zhì)量的成形零件。
[0043]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0044]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【主權(quán)項】
1.一種基于CCD的激光熔覆方法，其特征在于，所述基于CCD的激光熔覆方法包括如下步驟: S1.建立零件的三維模型，并對建立的三維模型進行分層處理，獲取零件的輪廓層面信息; S2.設(shè)定激光熔覆的參數(shù)下，逐層熔覆堆積零件； S3.通過CCD監(jiān)控零件堆積過程中，每層的提升量的數(shù)值，選取穩(wěn)定性好的提升量數(shù)值，作為基準提升量，記為hi ; S4.根據(jù)獲取的零件的輪廓層面信息，逐層熔覆堆積零件，同時，CCD計算每層的提升量，記為h2 ； S5.每層熔覆過程中，對比hi和相應(yīng)h2之間的大小關(guān)系，根據(jù)對比結(jié)果，調(diào)節(jié)激光熔覆的功率，并進行下一層的熔覆； S6.當(dāng)零件的總高度大于等于設(shè)計高度時，熔覆結(jié)束。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CCD的激光熔覆方法，其特征在于，所述步驟S2中，所述激光熔覆的參數(shù)為:激光功率800w，掃描速度7mm/s，激光離焦量-3.5mm，送粉量8g/min。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CCD的激光熔覆方法，其特征在于，所述步驟S2中，逐層堆積的層數(shù)為20層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CCD的激光熔覆方法，其特征在于，所述步驟S5具體包括: S51.當(dāng)hi大于h2時，降低所述激光熔覆的功率，并進行下一層的熔覆； S52.當(dāng)hi等于h2時，保持所述激光熔覆的功率恒定，并進行下一層的熔覆； S53.當(dāng)hi小于h2時，提升所述激光熔覆的功率，并進行下一層的熔覆。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于CCD的激光熔覆方法，其包括：S1.建立零件的三維模型，并對建立的三維模型進行分層處理，獲取零件的輪廓層面信息；S2.逐層熔覆堆積零件；S3.選取穩(wěn)定性好的提升量數(shù)值，作為基準提升量，記為h1；S4.逐層熔覆堆積零件，同時，CCD計算每層的提升量，記為h2；S5.對比h1和相應(yīng)h2之間的大小關(guān)系，根據(jù)對比結(jié)果，調(diào)節(jié)激光熔覆的功率，并進行下一層的熔覆；S6.當(dāng)零件的總高度大于等于設(shè)計高度時，熔覆結(jié)束。本發(fā)明的基于CCD的激光熔覆方法可隨零件各層堆積熔覆的進行，自動靈活調(diào)整激光熔覆功率的數(shù)值，使之與熔覆過程相匹配。從而，可獲得較為穩(wěn)定的熔池尺寸，進而獲得高質(zhì)量的成形零件。
【IPC分類】C23C24/10
【公開號】CN104962908
【申請?zhí)枴緾N201510454893
【發(fā)明人】石世宏, 陸斌, 傅戈雁, 方琴琴
【申請人】蘇州大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月29日