[发明专利]一种非平整面高精度激光增材成形方法

说明书

本发明公开了一种非平整面高精度激光增材成形方法。该方法为：采用电弧热源进行增材成型；驱动激光位移传感器扫描增材成型件的表面轮廓，通过传感器的测量值之间的偏差，计算出工件表面精度；将该精度输入到已模型化的控制器中，控制器重建零件表面模型，得出与原始的表面精度差值，从而确定零件表面不同区域的修复参数，发出控制对策，修复参数输入机器人控制柜，控制柜根据修复参数在工件表面的不同区域施加不同能量、频率的激光热源。修复结束后，再次驱动激光位移传感器扫描表面轮廓，确定修补后的工件是否达标，若不达标，则进行再次修补，直到修补达标为止。该方法能够有效提高激光增材构件表面精度，从而提升激光增材成形件的质量。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，特别是非平整面高精度激光增材成形方法。

背景技术

近年来，随着计算机水平的快速发展，激光熔覆技术被广泛用于制造领域，结合数控、计算机辅助设计、材料科学等技术，激光熔覆具有制造周期短、加工工艺简单等优点，是一种“增材”的制造方式，直接、快速、柔性地将设计想法转换成具有一定功能的零件。激光熔覆技术利用送粉或送丝的方式，可形成三维任意形高性能金属的近净型。

由于电弧熔覆的过程非常复杂，影响因素较多，亦存在各种问题和不足。电弧熔覆技术目前存在这么四个主要问题：(1)熔覆过程中，经喷嘴喷出的粉末不会全部进入激光熔池中，成形件表面会有粉末粘结，表面精度及质量有所下降。(2)熔覆成形件质量不稳定，表面平整度不高，同时熔覆层中容易出现气孔、裂纹。(3)制造形状、结构复杂的零件时，过渡位置易产生坍塌、结点，整体形状易变形。(4)环境变化导致熔覆件质量变化的敏感性，而熔覆层实时监测和控制不成熟。

为解决电弧熔覆件表面的缺陷，实现尺寸精度、表面质量的高要求，需要对电弧熔覆件进行再加工。利用激光熔覆技术进行后续再加工，形成复合成形技术，以此得到表面质量高、尺寸精度好的成形件。

专利申请号为201710085425.0的发明提出的是宽波段、大量程激光功率计检定装置。激光辐射源包括激光器、激光器和激光器，在激光器光路上装有第一翻转反射镜，在激光器光路上装有第二翻转反射镜，在激光器光路上装有第三翻转反射镜，翻转反射镜所反射的激光汇聚在水平光路上，在水平光路初始位置上装有第一可变光阑和激光分束片，激光分束片反射的激光照向监测探测器上，没有被激光分束片反射的激光通过激光衰减器组，在激光衰减器组前侧装有可调占空比式激光衰减器，后侧装有中性激光衰减片，经过激光衰减器组的激光经过激光功稳仪后又经过第二可变光阑，直至照射在宽波段标准激光功率计上，宽波段标准激光功率计光路直接照射到待检定激光功率计上。

专利申请号为201410011190.7的发明公开了一种金属零件的激光增材制造方法及装备。该方法采用逐层制造的随形缸作为成型缸，即在制造每一金属零件层前，先制备一层闭合薄壁墙,其形成的空腔作为随形腔，该随形腔的高度与待制造的金属零件层相同，且形状相适应，为铺粉提供平面基准和腔体利用逐层制造随形腔，采用扫描振镜进行选择性激光熔化成形，逐层制造金属零件层，各层随形腔最终层叠形成随形缸，各金属零件层累加形成金属零件。

专利申请号为201210256645.2的发明公开了一种提高激光器输出频率稳定度的装置及具有该装置的激光器。该装置用于从激光器的激光光束中选择出预定频率的激光信号的第一吸收室、用于对所述第一吸收室选择出的激光信号进行低频调制的频率调制模块、用于从调制后的激光信号选择出所述预定频率的激光信号的第二吸收室、用于探测所述第二吸收室选择出的激光信号强度并输出第一光检信号的第一光电检测模块、用于根据所述第一光检信号与预定信号之间的差值输出第一纠偏电压的第一伺服模块、以及用于根据所述第一纠偏电压调整所述激光光束的频率的压电晶体驱动器。