不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法技术

本发明专利技术涉及一种不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法，包括以下步骤：提供不等高截面和激光熔覆装置，在所述不等高截面上确定堆积位置，根据所述堆积位置确定筋条在所述不等高截面上的长度；以所述堆积位置的最低处作为所述筋条的首段，最高处作为所述筋条的末段，根据所述长度以及每段所述筋条在竖直方向上的高度确定所述筋条的分段数量，根据一定参数下每段所述筋条的熔覆高度与扫描速度的关系来确定每段筋条的熔覆速度，进行激光熔覆得到水平筋条。该方法采用分段变速的方法对不等高截面筋条进行分段，利用扫描速度变化对熔覆层高度的影响，使熔覆得到的筋条呈水平结构。

Method of stacking horizontal ribs by laser cladding on unequal section

The present invention relates to a method of laser cladding stacking horizontal ribs on unequal cross section, which includes the following steps: providing unequal cross section and laser cladding device, determining the stacking position on the unequal cross section, determining the length of the ribs on the unequal cross section according to the stacking position, taking the lowest part of the stacking position as the first part of the ribs, and the highest part as the highest part. At the end of the rib, the number of segments is determined according to the length and the height of each segment in the vertical direction, the cladding speed of each segment is determined according to the relationship between the cladding height and the scanning speed of each segment under certain parameters, and the horizontal rib is obtained by laser cladding. The method uses the method of sectional variable speed to segment the ribs with different cross-section. The influence of scanning speed on the height of cladding layer is used to make the ribs obtained by cladding show a horizontal structure.

【技术实现步骤摘要】
不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法
本专利技术涉及一种不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法，属于激光熔覆成形

技术介绍
激光熔覆成形技术是结合激光熔覆技术和快速原型技术发展起来的一种新技术。它是将成形件按一定厚度进行切片，将三维设计模型转换成一系列二维轮廓信息，再采用激光熔覆的方法按照轮廓轨迹逐层堆积材料，最终形成三维实体零件。现有技术在不等高截面上加工筋条多采用机械加工，焊接以及铸造等。然而，机械加工耗时耗材，浪费严重；焊接有变形或强度不足，铸造周期长且需要后续加工。基于上述情况，本专利技术提供一种不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法，采用分段变速的方法对不等高截面筋条进行分段，利用扫描速度变化对熔覆层高度的影响，使熔覆得到的筋条呈水平结构。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法，包括以下步骤：提供不等高截面和激光熔覆装置，在所述不等高截面上确定堆积位置，根据所述堆积位置确定筋条在所述不等高截面上的长度；以所述堆积位置的最低处作为所述筋条的首段，最高处作为所述筋条的末段，根据所述长度以及每段所述筋条在竖直方向上的高度确定所述筋条的分段数量，根据一定参数下每段所述筋条的熔覆高度与扫描速度的关系来确定每段筋条的熔覆速度，进行激光熔覆得到水平筋条。进一步地，在所述首段和末段处设定有减速段。进一步地，所述减速段的在水平面上的投影长度为1mm。进一步地，相邻所述筋条的高度差小于等于0.5mm。进一步地，所述不等高截面包括斜面。进一步地，所述首段和末段都在所述斜面上，定义所述斜面与水平面的夹角为α，所述筋条在所述斜面上的长度为L，相邻所述筋条的高度差小于等于0.5mm，所述分段数量即分段数量n取大于等于2+2(L-2/cosα)sinα的整数。进一步地，所述不等高截面包括连接斜面的平面，所述平面在所述斜面的最高处。进一步地，所述首段在所述斜面上，所述末段在所述平面上，定义所述斜面与水平面的夹角为α，所述筋条在所述斜面上的长度为L，相邻所述筋条的高度差小于等于0.5mm，所述分段数量即分段数量n取大于等于3+2(L-1/cosα)sinα的整数。进一步地，所述激光熔覆的熔覆速度为2～8mm/s。进一步地，所述每段筋条的高度与熔覆速度之间的关系式为h＝1.222-0.104v，其中，h为筋条的高度，v为熔覆速度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法采用分段变速的方法对不等高截面筋条进行分段，利用扫描速度变化对熔覆层高度的影响，直接实现不等高截面上水平筋条的熔覆成形，且堆积率和材料利用率高，不需要后续加工。并且，该不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法还通过利用首末两段减速的方法来防止筋条两端的塌陷，保证所得到的筋条结构牢固、平行度高。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本专利技术的不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法的步骤图；图2为本专利技术实施例一中在不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的熔覆结果图；图3为本专利技术实施例二中在不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的熔覆结果图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。请参见图1，本专利技术的不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法，包括以下步骤：提供不等高截面和激光熔覆装置，在所述不等高截面上确定堆积位置，根据所述堆积位置确定筋条在所述不等高截面上的长度；以所述堆积位置的最低处作为所述筋条的首段，最高处作为所述筋条的末段，根据所述长度以及每段所述筋条在竖直方向上的高度确定所述筋条的分段数量，且相邻所述筋条的高度差小于等于0.5mm，根据一定参数下每段所述筋条的熔覆高度与扫描速度的关系来确定每段筋条的熔覆速度，进行激光熔覆得到水平筋条。本专利技术中，在筋条的首段和末段，由于需要开光和关光，会存在首末段塌陷的问题，因此在首末段需要设定减速段，这样就不会存在塌陷问题，优选的，所述减速段的在水平面上的投影长度为1mm。当然，还可以通过在首末段设置停光时间来解决塌陷问题。本专利技术中，不等高截面可以仅为斜面，也可以是连接有平面的斜面。在不等高截面上确定堆积位置后，应将堆积位置的最低处作为筋条进行熔覆过程的首段(一般来说为斜面的最低处)；将堆积位置的最高处作为筋条进行熔覆过程的末段，当不等高截面包括连接平面的斜面，且平面在斜面的最高处时，以熔覆在平面上的筋条为末段。因为，如果将斜面最低处作为末段，由于关光位置在斜面上，会发生激光干涉，导致末段不能竖直向上生长，结果会熔覆形成光滑的曲线形状。在根据筋条的长度确定分段数量时，原则上使每一段激光光斑变化较小，从而保证每一段筋条的宽段尽可能相等。具体的：定义所述斜面与水平面的夹角为α，所述筋条在所述斜面上的总长度为L，且相邻所述筋条的高度差小于等于0.5mm，即每段筋条的长度需小于等于0.5/sinα。当首段和末段都在斜面上，分段数量即n取大于等于+2(L-2/cosα)sinα的整数，其中包括有首末两段中的减速段；当首段在斜面上，末段在平面上时，此时平面上的筋条即为末端(平面段)，分段数量即n取大于等于3+2(L-1/cosα)sinα的整数，其中包括平面段和首末两段中的减速段。在确定每段筋条的熔覆速度时，利用激光熔覆速度对熔覆高度的影响，单位时间内熔化的粉末多则熔覆层高度较高，相反则熔覆层高度较低。所以设定斜面位置低的地方熔覆速度大，斜面位置高的地方熔覆速度小，随着熔覆层数量的增加斜面位置低的地方就会与斜面位置高的地方基本水平。具体的，当熔覆速度在2～8mm/s范围之内变化的时候，熔覆高度与熔覆速度近似一种线性关系，以此来确定每段速度，专利技术人利用单道熔覆实验测出来的数据进行线性回归得到所述熔覆高度与熔覆速度的关系式为h＝1.222-0.104v，其中，h为筋条的高度，v为熔覆速度，减速段不满足此关系。下面将结合具体实施例来对本专利技术进行进一步详细说明。实施例一请参见图2，本实施例的筋条堆积位置包括平面和斜面，具体的，筋条总长度为34.4mm，在平面上的长度为10mm，斜面上的长度为24.4mm；25mm的斜面在竖直方向上的投影长度为5.37mm，根据上述内容确定筋条段数，相邻筋条的高度差需要小于等于0.5mm。其中，sinα＝5.37/25＝0.2148，cosα＝0.9767，通过上述公式可知，本实施例的筋条段数为本实施例取n＝14，其中，筋条2为首段，筋条13为末端(平面段)，筋条1和14分别为首段和末端上的减速段，且减速段的长度为1mm。然后根据实际需要确定每段筋条的熔覆高度，再根据熔覆高度和熔覆速度的关系式为h＝1.222-0.104v来确定每段筋条的熔覆速度，具体如表1所示：表1然后在激光熔覆装置上设定每段筋条的熔覆速度进行激光熔覆，得到堆积在不等高截面上的水平筋条。实施例二请参见图3，本实施例的筋条堆积位置仅位于斜面上，本实施例通过激光熔覆仅在斜面上来堆积本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供不等高截面和激光熔覆装置，在所述不等高截面上确定堆积位置，根据所述堆积位置确定筋条在所述不等高截面上的长度；以所述堆积位置的最低处作为所述筋条的首段，最高处作为所述筋条的末段，根据所述长度以及每段所述筋条在竖直方向上的高度确定所述筋条的分段数量，根据一定参数下每段所述筋条的熔覆高度与扫描速度的关系来确定每段筋条的熔覆速度，进行激光熔覆得到水平筋条。

【技术特征摘要】
1.一种不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供不等高截面和激光熔覆装置，在所述不等高截面上确定堆积位置，根据所述堆积位置确定筋条在所述不等高截面上的长度；以所述堆积位置的最低处作为所述筋条的首段，最高处作为所述筋条的末段，根据所述长度以及每段所述筋条在竖直方向上的高度确定所述筋条的分段数量，根据一定参数下每段所述筋条的熔覆高度与扫描速度的关系来确定每段筋条的熔覆速度，进行激光熔覆得到水平筋条。2.如权利要求1所述的不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法，其特征在于，在所述首段和末段处设定有减速段。3.如权利要求2所述的不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法，其特征在于，所述减速段的在水平面上的投影长度为1mm。4.如权利要求1所述的不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法，其特征在于，相邻所述筋条的高度差小于等于0.5mm。5.如权利要求2所述的不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法，其特征在于，所述不等高截面包括斜面。6.如权利要求5所述的不等高截面上激光熔覆堆积水平筋条的方法，其特征在于，所述首段...

【专利技术属性】
技术研发人员：石拓，李东升，李刚，蒋伟伟，苏昊，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32