CN112663042A - 一种激光增材修复的轨迹规划方法 - Google Patents
一种激光增材修复的轨迹规划方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112663042A CN112663042A CN201910984533.0A CN201910984533A CN112663042A CN 112663042 A CN112663042 A CN 112663042A CN 201910984533 A CN201910984533 A CN 201910984533A CN 112663042 A CN112663042 A CN 112663042A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cladding
- track
- laser
- delta
- repair
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000008439 repair process Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明公开了一种激光增材修复的轨迹规划方法，包括以下步骤：步骤1，根据待修复工件，通过扫描确定受损伤部位、缺陷规格尺寸，建立模型，对缺陷部位进行半椭球形挖补；步骤2，依据挖补区域规划形状和尺寸，对激光增材修复路径和层数进行规划，采用相互平行于XZ坐标平面并且相距均为δ的一组切平面，对挖补所得的半椭球型模型进行切割，从而得到一组相交的轨迹线即为相应的熔覆轨迹线。采用本发明的激光增材修复的轨迹规划方法，可以准确规划缺陷模型修复轨迹，便于推广。
Description
技术领域
本发明涉及激光增材修复技术领域，特别是涉及一种激光增材修复的轨迹规划方法。
背景技术
目前，针对大面积缺陷大尺寸零件、复杂曲面零件，通过激光熔覆技术对其进行修复仍然存在一定的不足。实现复杂不规则零件的再制造和修复是激光熔覆再制造修复的主要研究内容之一。在过去，数控技术的应用使激光熔覆技术大大提高了***的灵活性，然而，其不能很好的满足复杂表面激光熔覆及熔覆光粉作用姿态变化的需要，机器人的应用为再制造***的柔性提供了较好的解决方式，它可以使光粉作用离焦量有效范围方向平行于曲面的法矢方向而作用于曲面零件的表面。因此，通过对激光束的轨迹进行规划对激光熔覆质量会产生相对应的影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的复杂不规则零件的修复轨迹不易确定的问题，而提供一种激光增材修复的轨迹规划方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
本发明的激光增材修复的轨迹规划方法，包括以下步骤：
步骤1，根据待修复工件，通过扫描确定受损伤部位、缺陷规格尺寸，建立模型，对缺陷部位进行半椭球形挖补；
步骤2，依据挖补区域规划形状和尺寸，对激光增材修复路径和熔覆层数进行规划，采用相互平行于XZ坐标平面并且相距均为δ的一组切平面，对挖补所得的半椭球型模型进行切割，从而得到一组相交的轨迹线即为相应的熔覆轨迹线，其中，
激光熔覆路径间距也即切平面间的间距δ由搭接率来控制，然后通过式(1)计算得到切片宽度δ，代入式(2)得到相应的搭接率ηs；
式中(1)和(2)中，l为单道熔覆层宽度，单位为mm；h为单道熔覆层高度，单位为mm；
每个熔覆层Z轴的提升量ΔZ(单位为mm)通过式(3)获得：
然后通过切片宽度δ和Z轴的提升量为ΔZ(单位为mm)规划激光增材修复的轨迹。
作为优选方式，第一个单道焊道结合实际中最佳熔覆工艺试验来确定其具体数值，选取最优的激光熔覆工艺参数来作为实验参数，以此工艺参数焊接完第一个焊道后，通过游标卡尺的测量获得该单道焊道的宽度和高度，后续焊道参数通过式(1)-(3)计算得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明针对零件的复杂形状的挖补曲面，提供了修复轨迹规划方法，在修复的过程中避免了影响修复其未失效区域，进一步提高修复过程的针对性和效率，通过提取受损区域的边界，并提供零部件受损区域的位置信息，为熔覆区域规划等提供一定的参考基础。
2.采用本发明的激光增材修复的轨迹规划方法，可以准确规划缺陷模型修复轨迹，便于推广。
3.本发明在激光增材修复缺陷区域的过程中，避免了影响修复其未失效区域，进一步提高了修复的针对性。
附图说明
图1是半椭球形挖补形状处理示意图
图2是挖补模型切片图
图3是多层熔覆Z轴提升量模型计算示意图
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明的激光增材修复的轨迹规划方法，包括以下步骤：
步骤1，根据待修复工件，通过扫描确定受损伤部位、缺陷规格尺寸，建立模型，如图1所示对缺陷部位进行半椭球形挖补；
步骤2，依据挖补区域规划形状和尺寸，对激光增材修复路径和熔覆层数进行规划，如图2所示，采用相互平行于XZ坐标平面并且相距均为δ的一组切平面，对挖补所得的半椭球型模型进行切割，从而得到一组相交的轨迹线(切平面与半椭球型挖补区域的相交线)，即为相应的熔覆轨迹线，其中：
由搭接率来控制切片宽度δ(即相邻两组切平面之间的间距)，结合实际中最佳熔覆工艺试验来确定其具体数值，选取最优的激光熔覆工艺参数来作为实验参数，最优的激光熔覆工艺参数根据修复材料通过反复实验摸索得到，以镍基高温合金为例，以激光功率1700w，激光扫描速度5mm/s，送粉量15g/min的情况下的工作参数作为最优参数，以此工艺参数焊接完第一个焊道后，通过游标卡尺的测量获得该单道焊道的宽度和高度，(单道焊道即组成熔覆轨迹的基本焊道，熔覆轨迹由多个单道焊道组成，第一个焊道有卡尺测量得到，后续焊道参数通过以下计算得到。)然后通过式(1)计算得到切片宽度δ，代入式(2)得到相应的搭接率ηs；
式中(1)和(2)中，l为单道熔覆层宽度，单位为mm；h为单道熔覆层高度，单位为mm。
如图3所示，在熔覆平面中建立平面直角坐标系XOY，根据多层熔覆的特点，假设在进行单道多层熔覆时，每个熔覆层Z轴的提升量为ΔZ，针对模型假设每道熔覆层均为横截面积相等的圆弧，且熔覆后其轨迹曲率保持不变。理论上保证熔覆前后两层保持相对平整。由此可得：
SEFH＝SADE+SCFG (3)
SACGD＝SOAHC-SOAC (4)
令AC＝L，CH＝h，AD＝ΔZ，圆弧半径为r。代入式(3)(4)可得：
然后通过切片宽度δ和Z轴的提升量为ΔZ(单位为mm)规划激光增材修复的轨迹。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.本发明的激光增材修复的轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，根据待修复工件，通过扫描确定受损伤部位、缺陷规格尺寸，建立模型，对缺陷部位进行半椭球形挖补；
步骤2，依据挖补区域规划形状和尺寸，对激光增材修复路径和熔覆层数进行规划，采用相互平行于XZ坐标平面并且相距均为δ的一组切平面，对挖补所得的半椭球型模型进行切割，从而得到一组相交的轨迹线即为相应的熔覆轨迹线，其中，
激光熔覆路径间距也即切平面间的间距δ由搭接率来控制，然后通过式(1)计算得到切片宽度δ，代入式(2)得到相应的搭接率ηs；
式中(1)和(2)中，l为单道熔覆层宽度；h为单道熔覆层高度；
每个熔覆层Z轴的提升量ΔZ通过式(3)获得：
然后通过切片宽度δ和Z轴的提升量为ΔZ规划激光增材修复的轨迹。
2.如权利要求1所述的激光增材修复的轨迹规划方法，其特征在于，第一个单道焊道结合实际中最佳熔覆工艺试验来确定其具体数值，选取最优的激光熔覆工艺参数来作为实验参数，以此工艺参数焊接完第一个焊道后，通过游标卡尺的测量获得该单道焊道的宽度和高度，后续焊道参数通过式(1)-(3)计算得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910984533.0A CN112663042A (zh) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | 一种激光增材修复的轨迹规划方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910984533.0A CN112663042A (zh) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | 一种激光增材修复的轨迹规划方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112663042A true CN112663042A (zh) | 2021-04-16 |
Family
ID=75400648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910984533.0A Pending CN112663042A (zh) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | 一种激光增材修复的轨迹规划方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112663042A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113909495A (zh) * | 2021-09-23 | 2022-01-11 | 金华职业技术学院 | 一种曲面多道直线熔覆的路径开发方法 |
| CN114185309A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-15 | 武汉理工大学 | 一种基于粉末沉积形貌预测模型的激光熔覆路径生成方法 |
| CN115386873A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-11-25 | 北京航星机器制造有限公司 | 一种激光选区熔化成形ta15钛合金零件的缺陷修复方法 |
| CN115519134A (zh) * | 2022-11-03 | 2022-12-27 | 西安鑫泰航智能制造有限公司 | 基于分区动态轨迹规划策略的复杂结构金属零件增材制造方法 |
| CN115786909A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-03-14 | 西安国盛激光科技有限公司 | 导卫激光熔覆修复方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013020394A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-01-31 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 位置補正装置およびレーザ加工機 |
| CN104651832A (zh) * | 2015-03-13 | 2015-05-27 | 苏州大学 | 用于大型金属零件的表面修复工艺 |
| CN105598450A (zh) * | 2016-02-02 | 2016-05-25 | 陕西天元智能再制造股份有限公司 | 一种零部件损伤的激光立体仿形修复方法 |
| WO2017124856A1 (zh) * | 2016-01-21 | 2017-07-27 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 曲率实体件激光熔覆成形工艺及装置 |
-
2019
- 2019-10-16 CN CN201910984533.0A patent/CN112663042A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013020394A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-01-31 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 位置補正装置およびレーザ加工機 |
| CN104651832A (zh) * | 2015-03-13 | 2015-05-27 | 苏州大学 | 用于大型金属零件的表面修复工艺 |
| WO2017124856A1 (zh) * | 2016-01-21 | 2017-07-27 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 曲率实体件激光熔覆成形工艺及装置 |
| CN105598450A (zh) * | 2016-02-02 | 2016-05-25 | 陕西天元智能再制造股份有限公司 | 一种零部件损伤的激光立体仿形修复方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王鑫龙: ""失效零件几何形貌检测与激光熔覆可修复性研究"", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 工程科技Ⅱ辑》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113909495A (zh) * | 2021-09-23 | 2022-01-11 | 金华职业技术学院 | 一种曲面多道直线熔覆的路径开发方法 |
| CN113909495B (zh) * | 2021-09-23 | 2023-09-08 | 金华职业技术学院 | 一种采用KUKA WorkVisual进行曲面多道直线熔覆的路径开发方法 |
| CN114185309A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-15 | 武汉理工大学 | 一种基于粉末沉积形貌预测模型的激光熔覆路径生成方法 |
| CN114185309B (zh) * | 2021-11-22 | 2024-04-26 | 武汉理工大学 | 一种基于粉末沉积形貌预测模型的激光熔覆路径生成方法 |
| CN115386873A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-11-25 | 北京航星机器制造有限公司 | 一种激光选区熔化成形ta15钛合金零件的缺陷修复方法 |
| CN115519134A (zh) * | 2022-11-03 | 2022-12-27 | 西安鑫泰航智能制造有限公司 | 基于分区动态轨迹规划策略的复杂结构金属零件增材制造方法 |
| CN115519134B (zh) * | 2022-11-03 | 2024-04-16 | 西安鑫泰航智能制造有限公司 | 基于分区动态轨迹规划策略的复杂结构金属零件增材制造方法 |
| CN115786909A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-03-14 | 西安国盛激光科技有限公司 | 导卫激光熔覆修复方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112663042A (zh) | 一种激光增材修复的轨迹规划方法 | |
| CN110508811B (zh) | 一种增减材复合制造过程中的质量检测及自动修正方法 | |
| CN102424971B (zh) | 一种铝合金导向叶片缺陷的激光快速修复方法和设备 | |
| JP6100379B2 (ja) | 三次元画像化溶接経路制御を有する自動化された超合金レーザークラッディングのための方法 | |
| EP3539710B1 (en) | Applying a cladding layer to a component | |
| CN107728577B (zh) | 基于薄壁曲面加工变形的瞬时切削量规划方法 | |
| CN111737796B (zh) | 一种针对高铁枕梁工艺孔的逆向重构方法 | |
| Ünal-Saewe et al. | Process development for tip repair of complex shaped turbine blades with IN718 | |
| JP5823278B2 (ja) | 溶接ビード整形装置およびその整形方法 | |
| Gao et al. | Investigation of a 3D non‐contact measurement based blade repair integration system | |
| CN104674210A (zh) | 一种工件激光自动化修复方法 | |
| US20080173624A1 (en) | Method and apparatus for repairing turbine components | |
| CN104400092B (zh) | 一种轮廓具有复合斜面的立体型面的铣削精加工方法 | |
| US20170209950A1 (en) | Welding condition derivation device | |
| CN111962069B (zh) | 变形高温合金及不锈钢压气机转子叶片叶尖修复方法及工装 | |
| CN113385887A (zh) | 基于3d视觉的高铁枕梁工艺孔自动焊接方法 | |
| WO2007001435A3 (en) | Adaptive machining and weld repair process | |
| JP2019521896A (ja) | 粉末積層造形用の検出修復装置及びその方法 | |
| CN112045186A (zh) | 铸造等轴晶高温合金涡轮转子叶片叶尖修复方法及工装 | |
| CN112663043A (zh) | 一种超声喷丸辅助激光增材修复装置及其修复方法 | |
| CN107099797A (zh) | 基于点云模型的曲面激光熔覆快速轨迹规划方法 | |
| CN108274187A (zh) | 一种复杂曲面零件缺陷修复***及修复方法 | |
| Liu et al. | Stereo vision-based repair of metallic components | |
| CN111702417A (zh) | 一种高铁枕梁工艺孔用移载式双机器人电弧3d打印工作站及其工作方法 | |
| CN111890061A (zh) | 飞行器过渡端框架高精度电弧熔丝增材制造方法及其产品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210416 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |