异形零件的成形维修方法技术

本发明专利技术公开了一种异形零件的成形维修方法，其包括如下步骤：利用异形零件的破损前模型和母材模型，获得异形零件的子材模型；在虚拟的激光熔融环境中，将异形零件的子材模型和母材模型虚拟熔融为一体，获得在虚拟熔融过程中所形成的虚拟焊缝性能符合标准时的虚拟激光熔融参数；利用激光熔融处理方法和虚拟激光熔融参数，将异形零件的子材和母材熔融为一体。本发明专利技术的成形维修方法，将虚拟维修技术和激光增材制造技术相结合，确保维修后的异形零件的结构、性能与破损前相同，提高修复后异形零件的性能，延长异形零件的使用周期，节约大量的人力、物力和财力，使得异形零件的再利用率高，维修周期短、维修效果好。

Forming maintenance method for irregular parts

The invention discloses a method for forming maintenance abnormal parts, which comprises the following steps: using before damage model and material model of special-shaped parts, special-shaped parts of the acquired material model in virtual environment; laser melting, the special-shaped parts of the sub model and the model of virtual material base material fused together to obtain virtual the performance of the weld formation in the melting process of the virtual virtual laser melting parameters meet the standards; using the method and the virtual laser melting parameters of laser melting, the special-shaped parts of the sub material and base metal melt into one. Forming the maintenance method of this invention, combining the virtual maintenance technology and laser additive manufacturing technology, ensure the special-shaped parts after repair of the structure, performance and damage of the same, to improve the performance of special-shaped parts after repair, extend the special-shaped parts of the cycle, save a lot of manpower, material and financial resources, making special shaped parts the high utilization rate, short maintenance period, good maintenance effect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及成形制造
，尤其涉及一种异形零件的成形维修方法。
技术介绍
目前，机械设备中常采用形状不规则的异形零件(或构件)，该种异形零件的结构比较复杂，对精度要求较高，当零件出现裂纹或破损时，通常采取更换零件的方式，这种方法造成因零件报废而损失巨大，且更换零件需要较长的生产周期和较高的生产成本。此外，现有技术中，对出现裂纹或破损的异形零件还可以采取以下两种维修方法进行维修：1、复合粘接维修技术：此项技术是用一种有粘性的合成纤维覆盖于缺陷区域进行粘接强化。但此技术仅能针对于零件出现裂纹、尚未断裂的情况，对于已断裂成两件的零件不能进行修复，并且，该技术修复的多为轴类零件或者壳体类零件，应用范围窄。2、堆焊修复技术：此项技术是通过在零件裂纹或磨损处进行堆焊，然后，经过打磨抛光以达到修复零件的目的。但此项技术仅能适用于零件裂纹或磨损处的修复，对已断裂成两件的零件不能进行修复，此外，该技术无法保证修复后的零件的形状与原有零件的形状一致。综上，无论是复合粘接还是堆焊修复，都存在修复时间长、修复后的异形零件有变形、精度不能保证的缺点，造成人力、物力、财力的损失。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种异形零件的成形维修方法，其在异形零件维修过程中，将虚拟维修技术和激光增材制造技术相结合，确保维修后的异形零件的结构、性能与破损前的结构、性能相同，提高修复后异形零件
的性能和其与使用环境的匹配度，延长异形零件的使用周期，节约大量的人力、物力和财力，使得破损的异形零件的再利用率高，且维修周期短、维修效果好。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供一种异形零件的成形维修方法，其包括如下步骤：分别建立异形零件的破损前模型和破损后的母材模型；利用异形零件的破损前模型和母材模型，获得异形零件的子材模型；在虚拟的激光熔融环境中，将异形零件的子材模型和母材模型虚拟熔融为一体，获得在虚拟熔融过程中所形成的虚拟焊缝性能符合标准时的虚拟激光熔融参数；利用异形零件的子材模型，获得异形零件的子材；利用激光熔融处理方法和所述虚拟激光熔融参数，将异形零件的子材和母材熔融为一体，以便完成对母材的维修。其中，在虚拟的激光熔融环境中，将异形零件的子材模型和母材模型虚拟熔融为一体包括如下步骤：在虚拟的激光熔融环境中，对所述子材模型和所述母材模型进行虚拟熔融连接，以获得虚拟维修后的虚拟异形零件；根据虚拟异形零件，获得其虚拟参数，并对虚拟参数进行评估；根据评估结果，确定是否需要对异形零件的母材进行维修。其中，获得虚拟异形零件的虚拟参数、并对其虚拟参数进行评估包括如下步骤：获得虚拟异形零件的包括其外形尺寸、硬度、耐磨度、表面粗糙度、力学参数、焊缝性能的虚拟参数；将虚拟异形零件的虚拟参数与异形零件的相关参数进行比对。其中，根据评估结果、确定需要对异形零件的母材进行维修包括如下步骤：若虚拟异形零件的虚拟参数与异形零件的相关参数的比对结果符合要求，则获得符合要求的虚拟激光熔融参数；若比对结果不符合要求，则对所述子材模型和所述母材模型进行再次或多次虚拟熔融连接，以获得符合要求的虚拟激光熔融参数。其中，获得异形零件的子材是通过激光增材成形的方法。进一步的，获得异形零件的子材模型之后、将异形零件的子材模型和母材模型虚拟熔融为一体之前，还包括对所述子材模型进行虚拟成形的步骤。其中，对所述子材模型进行虚拟成形包括如下步骤：对异形零件的所述子材模型进行分层切片处理，以便得到构成子材模型的多个切片单元的信息；利用虚拟的激光增材方法和所述多个切片单元信息，形成异形零件的虚拟子材；对虚拟子材进行评估，获得虚拟子材的性能达到要求时的激光熔融参数。其中，对所述虚拟子材进行评估包括如下步骤：获得所述虚拟子材的包括其外形尺寸、表面粗糙度、成型密度、材料性能、机械性能的虚拟性能参数；将虚拟子材的虚拟性能参数与母材的相关参数进行比对。其中，所述切片单元的信息包括切片单元的厚度及质量。其中，所述利用异形零件的破损前模型和母材模型、获得异形零件的子材模型是通过如下步骤：比对异形零件的破损前模型和母材模型，并对破损前模型和母材模型进行布尔运算，获得异形零件的子材模型。与现有技术相比，本专利技术的异形零件的成形维修方法具有如下优点：本专利技术的成形维修方法，将虚拟维修方法和真实的激光增材方法相结合对零件进行维修，且在维修之前就已经完成维修效果的评估，保证维修后成形的零件的结构与破损前零件的结构相同，使得维修后的零件的性能可以达到或者超过破损前零件的性能，从而提高零件的再利用率，且相对于更换零件来说，本专利技术维修方法的维修成本较低、维修周期短、维修效果好。下面结合附图对本专利技术进行详细说明。附图说明图1是本专利技术的异形零件的成形维修方法的维修流程图；图2是适用于本专利技术的成形维修方法的叶片未破损前的破损前三维数字模型图；图3是图2所示的叶片破损后的母材三维数字模型图；图4是图2所示的叶片破损部的子材三维数字模型图；图5是采用本专利技术的虚拟维修后形成的虚拟叶片的三维数字模型图。具体实施方式本专利技术提供一种异形零件损坏后、对损坏后的母材进行成形维修的方法，如图1所示，本专利技术的成形维修方法包括如下步骤：分别建立异形零件的破损前模型和破损后的母材模型；利用异形零件的破损前模型和母材模型，获得异形零件的子材模型；在虚拟的激光熔融环境中，将异形零件的子材模型和母材模型虚拟熔融为一体，获得在虚拟熔融过程中所形成的虚拟焊缝性能符合标准时的虚拟激光熔融参数；利用异形零件的子材模型，获得异形零件的子材；利用激光熔融处理方法和虚拟激光熔融参数，将异形零件的子材和母材熔融为一体，以便完成对母材的维修。其中，本专利技术的异形零件包括具有复杂结构、薄壁的零件，这些零件结构刚性差、形状不规则，多由复杂曲面组成，比如，叶片，而利用异形零件的子材模型、获得异形零件的子材是采用激光增材成形的方法(即，3D打印的方法)成形子材。下面，仅以叶片为例，对本专利技术的对异形零件进行成形维修的方法进行描述。具体的，对叶片进行成形维修包括如下步骤：S10、分别建立叶片的破损前模型1和破损后的母材模型2。在叶片未破损之前，根据叶片的相关性能参数(如外形尺寸、材质等)，并利用现有的三维数字建模软件(如UG、CATIA、PROE、3DMAX等)，建立完整叶片的破损前三维数字模型(本文简称为破损前模型1)，该破损前模型1应包含叶片的全部外形尺寸，如图2所示。当叶片磨损或断裂后，利用现有技术的机械加工方法对叶片破损后、其待维修部分(即叶片的母材)的断口处进行打磨处理，去除母材断口表面的氧化皮，使得肉眼看不见大块氧化皮，断口表面光滑。利用与建立叶片的破损前模型1相同的三维数字建模软件，以经打磨处理后的母材为素材，建立叶片破损后的母材模型2，如图3所示。S20、利用建立的叶片的破损前模型1和母材模型2，获得叶片的子材模型3。通过比对叶片的破损前模型1和母材模型2，利用与上述相同的三维数字建模软件对破损前模型1和母材模型2进行布尔运算，可以获得如图4所示的叶片破损后形成的破损部(即子材)的模型(以下统称为子材模型3)。S30、在虚拟的激光熔融环境中，将异形零件的子材模型3和母材模型2虚拟熔融为一体，获得在虚拟熔融过程中所形成的虚拟焊缝4性能符合标准时的虚拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异形零件的成形维修方法，其特征在于，包括如下步骤：分别建立异形零件的破损前模型和破损后的母材模型；利用异形零件的破损前模型和母材模型，获得异形零件的子材模型；在虚拟的激光熔融环境中，将异形零件的子材模型和母材模型虚拟熔融为一体，获得在虚拟熔融过程中所形成的虚拟焊缝性能符合标准时的虚拟激光熔融参数；利用异形零件的子材模型，获得异形零件的子材；利用激光熔融处理方法和所述虚拟激光熔融参数，将异形零件的子材和母材熔融为一体，以便完成对母材的维修。

【技术特征摘要】
1.一种异形零件的成形维修方法，其特征在于，包括如下步骤：分别建立异形零件的破损前模型和破损后的母材模型；利用异形零件的破损前模型和母材模型，获得异形零件的子材模型；在虚拟的激光熔融环境中，将异形零件的子材模型和母材模型虚拟熔融为一体，获得在虚拟熔融过程中所形成的虚拟焊缝性能符合标准时的虚拟激光熔融参数；利用异形零件的子材模型，获得异形零件的子材；利用激光熔融处理方法和所述虚拟激光熔融参数，将异形零件的子材和母材熔融为一体，以便完成对母材的维修。2.根据权利要求1所述的成形维修方法，其特征在于，在虚拟的激光熔融环境中，将异形零件的子材模型和母材模型虚拟熔融为一体包括如下步骤：在虚拟的激光熔融环境中，对所述子材模型和所述母材模型进行虚拟熔融连接，以获得虚拟维修后的虚拟异形零件；根据虚拟异形零件，获得其虚拟参数，并对虚拟参数进行评估；根据评估结果，确定是否需要对异形零件的母材进行维修。3.根据权利要求2所述的成形维修方法，其特征在于，获得虚拟异形零件的虚拟参数、并对其虚拟参数进行评估包括如下步骤：获得虚拟异形零件的包括其外形尺寸、硬度、耐磨度、表面粗糙度、力学参数、焊缝性能的虚拟参数；将虚拟异形零件的虚拟参数与异形零件的相关参数进行比对。4.根据权利要求3所述的成形维修方法，其特征在于，根据评估结果、确定需要对异形零件的母材进行维修包括如下步骤：若虚拟异形零件的虚拟参数与异形零件的相关参数的比对结果符合要求，则获得符合要求的虚拟激光熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐元胜，赵涛春，李昱，秦志成，王晓华，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：北京;11