同轴送粉式激光沉积制造分区扫描路径规划

在利用同轴送粉式激光沉积制造方法成形大型零件时,扫描方式分为连续扫描和分区扫描,而连续扫描会导致成形面上的温度梯度分布不均匀,产生的热应力将引起成形体的挠曲变形,甚至开裂,最终难以保证制件成形区的平整度。采用分区扫描方式是在矩形分区算法的基础之上进行改进,提出了区间合并和区域排序的新算法,对复杂切片轮廓进行矩形裁剪分区,有效合并,合理排序,从而实现了一种有效减小热变形的分区扫描路径规划新方法。通过试验对比结果表明,采用该算法的分区扫描路径填充的试验样件较采用连续扫描路径填充的试验样件挠曲变形量明显减小,该方法有效提高了工件的成形质量。

基于温度分区的激光沉积成形扫描路径生成方法

现有金属激光沉积成形工件是根据几何模型按照设定扫描路径层层叠加而成,不可避免造成局部热量累积,导致成形工件内部温度梯度大,产生局部应力集中,易引起工件变形开裂。对成形过程温度进行实时检测并实现动态扫描路径规划是解决工件变形开裂的根本途径。在研究不同基体温度对熔宽、熔高影响规律基础上,提出基于层面温度分区的激光沉积成形扫描路径生成方法。采用红外热像仪对沉积层面温度进行实时采集,提取不同温度分区轮廓;提出温度分区轮廓规则化方法,消除局部轮廓尖角,避免过熔覆;改进Weiler-Atherton算法,快速实现分层轮廓与温度分区轮廓的求交运算;针对不同温度分区采用适应性间距生成扫描路径,实现激光沉积成形动态扫描路径规划。试验结果表明:该扫描路径可有效提高成形工件质量。