【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造，具体而言，涉及一种结合电弧送丝技术的激光铺粉增材制造方法。
技术介绍
1、近年来，航空航天等高
的结构件要求越来越高，希望以轻量化、功能一体化和智能化为方向进行设计。新型结构件需要包含不同的材料、尺度和复杂度，这给制造技术带来了极大挑战。为了应对这些挑战，增材制造技术(3d增材制造)作为一种发展迅猛的新兴制造技术备受关注。
2、基于增材制造技术离散材料逐层堆积的制造原理，以及快速自由成形的特点，使其在功能梯度材料和复杂结构零件制造领域具有极大的应用潜力，包括电弧送丝和激光铺粉增材制造技术。
3、同步材料送进方式增材制造方法在制备梯度材料上具有明显的优势，且成形效率高，柔性化程度强。但同步材料送进方式的电弧送丝制造技术在成形精度和复杂度方面较差，适合加工结构简单的零件。
4、当需要制造的零件包含多种材料或者具有非常复杂的结构(如跨尺度结构)的零件为一种材料时，只用电弧送丝增材制造技术难以达到过渡平滑及整体性强的制造要求。同时，往往难以实现零件简单部分和复杂部分的过渡以及两种材料之间的过渡。因此，这些技术难题是当下增材制造技术亟待解决的问题之一。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术存在的不足之处而提供一种结合电弧送丝技术的激光铺粉增材制造方法，该方法可以实现零部件简单部分和复杂部分之间的连接过渡，也能够解决不同材料之间过渡不精确而带来的过渡面不平滑、整体性不强的问题。
2、针对上述技术问题，本
3、一种结合电弧送丝技术的激光铺粉增材制造方法，包括以下步骤：
4、s1.拆分目标零部件，按照零件结构的复杂程度进行划分，分为简单模型单元和复杂模型单元，所述简单模型单元标记为m1、m2至mk（k≥1），所述复杂模型单元标记为n1、n2至nj（j≥1）；
5、s2.根据所述简单模型单元和所述复杂模型单元的材质，进行进一步划分，得到不同的增材制造模型单元，从而保证每一个模型单元的结构和材质保持一致，不同的材质用不同的字母进行代替，设定材质为a的第一个简单模型单元标记为m1a，材质为b的第一个复杂模型单元标记为n1b，从而系统能够区分所述增材制造模型单元；
6、s3.系统识别每两个所述增材制造模型单元之间结合的区域为过渡区域，所述过渡区域标记为t1、t2至tx（x≥1，且x＜k+j）;
7、s4.根据所述增材制造模型单元和所述过渡区域的复杂程度和材质，确定增材制造顺序和增材制造方式；所述的增材制造方式包括：所述简单模型单元和两个简单模型单元之间连接的同构异材过渡区域采用电弧送丝增材制造法制备，所述复杂模型单元、所述异构同材过渡区域以及所述异构异材过渡区域采用激光铺粉增材制造法制备；所述增材制造顺序包括：首先对第1个简单模型单元采用电弧送丝增材制造法制备并作为基材，在电弧送丝成形的基材的基础上，对所述过渡区域进行过渡处理，然后在处理后的所述过渡区域的基础上进行包括其他简单结构或复杂结构的增材制造成形；
8、s5.根据各个所述增材制造模型单元的增材制造顺序和增材制造方式，确定增材制造的路径和参数。
9、进一步地，所述简单模型单元为所述目标零件中厚大部分或者结构规则部分；所述复杂模型单元为所述目标零件中结构细小或者结构不规则部分，如具有通孔、骨架、中空的结构部分；所述结构厚大部分为超过系统预设尺寸的结构部分，所述结构细小部分为小于系统预设尺寸的结构部分。
10、进一步地，步骤s4中所述的增材制造顺序为：所述目标零件中，先处理简单模型单元，再进一步处理复杂模型单元；其中，先制造第1个简单模型单元m1，然后在第1个增材制造模型单元的基础上制造第1个过渡区域t1；当第1个过渡区域t1完成后，开始在第1个过渡区域t1的基础上制造第2个简单模型单元，然后在第2个简单模型单元的基础上制造第2个过渡区域t2；依次类推，直至最后一个增材制造模型单元完成增材制造，最终获得包含不同结构和材质的复杂目标零件。
11、进一步地，步骤s3所述的过渡区域，分为以下几种情况：
12、a.两个所述增材制造模型之间的结构复杂程度不一致，但材质一致，则为异构同材过渡区域，所述异构同材过渡区域属于简单模型单元向复杂模型单元的过渡，涉及步骤s4中所述增材制造方式的变化，即电弧送丝增材制造法过渡为激光铺粉增材制造法进行增材制造；
13、b.两个所述增材制造模型之间的结构复杂程度一致，材质不一致，则为同构异材过渡区域，所述同构异材过渡区域属于增材制造的材质过渡变化，不涉及步骤s4中所述增材制造方式的变化，当两个简单模型单元进行材质过渡变化时，保持采用电弧送丝增材制造法，当两个复杂结构的增材制造单元进行材质过渡变化时，保持采用激光铺粉增材制造法；
14、c.两个所述增材制造模型之间的结构复杂程度不一致，材质也不一致，则为异构异材过渡区域，所述异构异材过渡区域属于简单模型单元向不同材质的复杂模型单元的过渡，涉及步骤s4中所述增材制造方式的变化，同时也涉及材质过渡变化。
15、进一步地，所述过渡处理分为以下几种情况：
16、a.对于所述异构同材过渡区域，属于简单结构向复杂结构部分的过渡处理，不涉及增材制造的材料转变，先对电弧送丝增材制造形成的简单模型单元进行平滑处理，保证结构连接面的干净平整，再在所述电弧送丝增材制造的增材制造单元的基础上进行激光选区熔化成形处理；
17、b.对于所述同构异材过渡区域，
18、（1）当两个简单模型单元进行材质过渡变化时，则保持采用电弧送丝增材制造法，首先系统识别两个增材制造模型单元连接部分的材质，在电弧送丝增材制造装置的一个送料结构中，放置第k个增材制造模型单元的材料，在另一个送料结构中放置第k+1个增材制造模型单元的材料，接着系统对所述同构异材过渡区域的形状、尺寸、电弧送丝成形的空腔及下陷部分的数量及尺寸进行扫描，系统计算出填满所述空腔及下陷部分所需的材料的质量以及混合比例；在增材制造过程中，通过两个送料结构同时输送两种材料，通过调整两种材料的送进速度来改变送出材料的比例，操作所述电弧送丝增材制造装置将第k个增材制造模型单元的空腔及下陷部分全部填满，并形成一层过渡区域层，对所述过渡区域层进行平滑处理，保证结构连接面的干净平整，在此基础上，所述电弧送丝增材制造装置开始增材制造第k+1个增材制造模型单元；
19、（2）当两个复杂结构的增材制造单元进行材质过渡变化时，则保持采用激光铺粉增材制造法，首先系统识别两个增材制造模型单元连接部分的材质，在激光铺粉增材制造装置的一个送料结构中，放置第j个增材制造模型单元的材料，在另一个送料结构中放置第j+1个增材制造模型单元的材料，接着系统对所述同构异材过渡区域的形状、尺寸进行扫描，系统计算出形成混合过渡层所需的材料的质量以及混合比例；在增材制造过程中，通过两个送料结构同时输送两种材料，通过调整两种材料的送进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种结合电弧送丝技术的激光铺粉增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种结合电弧送丝技术的激光铺粉增材制造方法，其特征在于，所述简单模型单元为所述目标零件中的结构厚大部分或者结构规则部分；所述复杂模型单元为所述目标零件中结构细小部分或者结构不规则部分，包括具有通孔、骨架、中空的结构部分；所述结构厚大部分为超过系统预设尺寸的结构部分，所述结构细小部分为小于系统预设尺寸的结构部分。
3.根据权利要求1所述的一种结合电弧送丝技术的激光铺粉增材制造方法，其特征在于，步骤S4中所述的增材制造顺序为：所述目标零件中，先处理简单模型单元，再进一步处理复杂模型单元；其中，先制造第1个简单模型单元M1，然后在第1个增材制造模型单元的基础上制造第1个过渡区域T1；当第1个过渡区域T1完成后，开始在第1个过渡区域T1的基础上制造第2个简单模型单元M2，然后在第2个简单模型单元的基础上制造第2个过渡区域T2；依次类推，直至最后一个增材制造模型单元完成增材制造，最终获得包含不同结构和材质的复杂目标零件。
4.根据权利要求1所述的一种结合电
5.根据权利要求1所述的一种结合电弧送丝技术的激光铺粉增材制造方法，其特征在于，所述过渡处理分为以下几种情况：
6.根据权利要求5所述的一种结合电弧送丝技术的激光铺粉增材制造方法，其特征在于，对于所述同构异材过渡区域，当两个简单模型单元进行材质过渡变化时，所述填满所述空腔及下陷部分所需的材料的质量以及混合比例满足以下公式：
7.根据权利要求2所述的一种结合电弧送丝技术的激光铺粉增材制造方法，其特征在于，所述系统预设尺寸包括：厚度为20mm，横截面积为10mm2；所述结构厚大部分指厚度超过20mm且横截面积超过10mm2的结构部分；所述结构细小部分指厚度小于20mm或横截面积小于10mm2的结构部分；所述结构规则部分是指所述目标零件中零件形状为规则的几何体的部分。
8.根据权利要求5所述的一种结合电弧送丝技术的激光铺粉增材制造方法，其特征在于，经过所述平滑处理后，所述简单模型单元的表面粗糙度为Ra 1-3μm，所述简单模型单元的平面度为0.01-0.1mm。
...【技术特征摘要】
1.一种结合电弧送丝技术的激光铺粉增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种结合电弧送丝技术的激光铺粉增材制造方法，其特征在于，所述简单模型单元为所述目标零件中的结构厚大部分或者结构规则部分；所述复杂模型单元为所述目标零件中结构细小部分或者结构不规则部分，包括具有通孔、骨架、中空的结构部分；所述结构厚大部分为超过系统预设尺寸的结构部分，所述结构细小部分为小于系统预设尺寸的结构部分。
3.根据权利要求1所述的一种结合电弧送丝技术的激光铺粉增材制造方法，其特征在于，步骤s4中所述的增材制造顺序为：所述目标零件中，先处理简单模型单元，再进一步处理复杂模型单元；其中，先制造第1个简单模型单元m1，然后在第1个增材制造模型单元的基础上制造第1个过渡区域t1；当第1个过渡区域t1完成后，开始在第1个过渡区域t1的基础上制造第2个简单模型单元m2，然后在第2个简单模型单元的基础上制造第2个过渡区域t2；依次类推，直至最后一个增材制造模型单元完成增材制造，最终获得包含不同结构和材质的复杂目标零件。
4.根据权利要求1所述的一种结合电弧送丝...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹亚桐，吕忠利，张树哲，董怀庆，
申请(专利权)人：山东创瑞激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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