[发明专利]立面激光熔覆成形工艺中计算临界搭接率的方法的用途

说明书

本发明提供了一种立面激光熔覆成形工艺中计算临界搭接率的方法的用途。该方法先定义出搭接率的计算公式，然后再利用Matlab软件对立面熔道轮廓的图像进行处理，提取熔道轮廓线并进行组合滤波，得到轮廓的离散函数，最后通过离散积分的方法计算出相邻熔道轮廓的重合面积与间隙面积关于偏移量的函数，继而计算出立面熔道的临界搭接率。

技术领域

本发明涉及立面激光熔覆成形工艺中计算临界搭接率的方法的用途，属于激光熔覆技术领域。

背景技术

激光快速成形是近年来发展起来的一项先进制造技术，成为了激光熔覆技术领域的一个研究热点。激光熔覆快速成形的原理是：在CAD/CAM软件的支持下绘制出零件的实体模型并将实体模型进行分层，得到每一层截面的几何信息并将其转换为机床的运动轨迹信息。在熔覆成形时，激光束照射在基体表面并形成熔池，熔覆材料通过送粉器不断输送到熔池中并快速熔化凝固形成熔覆层，在给定的扫描轨迹下不断运动，最终得到实体金属零件。

搭接率是激光成形技术中一个重要的参数，搭接率值的选择将决定成形件表面的宏观平整度。如果搭接率选择不当，将导致成形件表面出现宏观倾斜角度，一旦出现这种情况，熔覆喷头与熔覆表面之间的距离将发生改变，导致熔道之间的激光功率密度、光斑大小等参数发生变化，成形件表面的尺寸精度将很难得到保证。因此，选择合适的搭接率可以保证最终的成形件表面平整度较高，后续机械加工量少。

关于搭接率对成形件最终表面质量和成形件性能的影响，国内外学者进行了大量的研究。但是，现有的搭接率计算都是基于水平面的单道熔覆工艺，计算时通常将单道的轮廓假设为半圆周函数，正弦函数，正态函数等，这些函数都是对称的结构。而在立面熔覆工艺下，由于立面上的熔覆单道是不对称的，熔道顶点在重力的作用下有向下垂的趋势，故无法将熔道的表面轮廓假设成为常用的对称模型。

有鉴于此，有必要提供一种应用于立面激光熔覆成形工艺中计算临界搭接率的方法的用途。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于立面激光熔覆成形工艺中计算临界搭接率的方法的用途，以保证最终的成形件表面平整度较高。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种立面激光熔覆成形工艺中计算临界搭接率的方法的用途，主要包括以下步骤：

A、定义搭接率计算公式η＝1-L/w，式中L为相邻熔道起点的偏移量，w为熔道的宽度；

B、提供立面激光熔覆熔道的轮廓图；

C、利用Matlab软件对立面熔道的轮廓线进行提取和组合滤波；

D、对立面相邻熔道轮廓的重合面积与间隙面积分别进行离散积分，得到关于偏移量的函数；

E、计算出步骤D中两函数值相等时的临界偏移量；

F、将E步骤中计算得到的临界偏移量带入步骤A中的搭接率计算公式中，以计算出临界搭接率，所述临界搭接率用于保证成形件表面平整度。

进一步地，步骤C中，提取立面熔道轮廓线的步骤包括：

(1)通过阀值分割算法将熔道基体与镶嵌材料分离；

(2)利用边缘识别算法得出熔道轮廓高度关于横向像素数的函数；

(3)对轮廓边缘的毛刺进行处理。

进一步地，步骤C中的(2)与(3)之间还包括步骤(2’)调整图形与坐标的关系，以得到完整的熔道轮廓。

进一步地，步骤D中间隙面积关于偏移量的函数式为：

式中i为熔道水平方向的偏移量，y_max为最高点的值，p为最高点对应的横坐标。

进一步地，步骤D中重合面积关于偏移量的函数式为：