CN112760639A - 一种筒状零件内壁涂层加工方法及系统、终端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种筒状零件内壁涂层加工方法及系统、终端设备，涉及三维打印技术领域，用于对筒状零件内壁进行加工处理，以形成涂层。所述筒状零件内壁涂层加工方法应用于激光熔覆设备。所述筒状零件内壁涂层加工方法包括：接收筒状零件的三维模型，筒状零件的内壁具有至少三个棱面；根据筒状零件的三维模型确定至少三个棱面模型；根据每个棱面模型确定相应棱面的熔覆控制策略；在激光熔覆设备的熔覆头与相应棱面对位的情况下，根据棱面的熔覆控制策略对相应棱面进行激光熔覆，获得形成在筒状零件的内壁的涂层。所述终端设备用于执行上述筒状零件内壁涂层加工方法。所述筒状零件内壁涂层加工系统包括执行上述筒状零件内壁涂层加工方法的终端设备。
Description
技术领域
本发明涉及三维打印技术领域，尤其涉及一种筒状零件内壁涂层加工方法及系统、终端设备。
背景技术
为增强零件表面的硬度、耐磨性，耐腐蚀性等物理和化学特性，通常采用在零件的表面覆盖一层具有满足上述性能的材料，而在零件表面覆盖此类材料的工艺有电镀、热喷涂、激光熔覆等。
相比于电镀和热喷涂，采用激光熔覆的方法在零件表面覆盖材料性能优良、绿色环保、可持续性强，不易脱落。但是现有技术中激光熔覆工艺通常只适用于轴类零件、圆筒类零件或平板类零件，对于非回转体的异形内壁结构零件，例如筒状零件并不适用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种筒状零件内壁涂层加工方法及系统、终端设备，用于对筒状零件内壁进行加工处理，以形成涂层。
第一方面，本发明提供一种筒状零件内壁涂层加工方法，该筒状零件内壁涂层加工方法，应用于激光熔覆设备。该筒状零件内壁涂层加工方法包括：接收筒状零件的三维模型，筒状零件的内壁具有至少三个棱面。根据筒状零件的三维模型确定至少三个棱面模型。根据每个棱面模型确定相应棱面的熔覆控制策略。在激光熔覆设备的熔覆头与相应棱面对位的情况下，根据棱面的熔覆控制策略对相应棱面进行激光熔覆，获得形成在筒状零件的内壁的涂层。
与现有技术相比，本发明提供的筒状零件内壁涂层加工方法中，通过接收筒状零件的三维模型，上述筒状零件的内壁具有至少三个棱面。接着根据筒状零件的三维模型确定至少三个棱面模型，并根据每个棱面模型确定相应棱面的熔覆控制策略。之后在激光熔覆设备的熔覆头与相应棱面对位的情况下，根据棱面的熔覆控制策略利用熔覆头对相应棱面进行激光熔覆，以获得该棱面上的涂层，重复多次上述操作，以使所有棱面上均形成涂层，进而使筒状零件内壁上形成涂层。由此可见，本发明提供的筒状零件内壁涂层加工方法，采用将零件的内壁进行划分形成多个棱面，之后采用棱面的熔覆控制策略对相应棱面进行激光熔覆，最终使零件的内壁形成涂层的方式。该方法不受限于筒状零件内壁的形状，对于内壁径向截面为三角形、正方形、长方形或其他不规则多边形的零件均适用。
第二方面，本发明还提供了一种终端设备。该终端设备包括：处理器和通信接口，通信接口和处理器耦合，处理器用于运行计算机程序或指令，以实现如第一方面或第一方面中任一可能实现方式所描述的筒状零件内壁涂层加工方法。
第三方面，本发明还提供了一种筒状零件内壁涂层加工系统。该筒状零件内壁涂层加工系统包括第二方面或第二方面中任意可能实现方式所描述的终端设备，与终端设备通信连接的激光熔覆设备，以及与终端设备通信连接的对位结构，对位结构与激光熔覆设备连接。
本发明中第二方面和第三方面及其各种实现方式的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明实施例提供的筒状零件内壁涂层加工系统的结构示意图；
图2示出了本发明实施例提供的激光熔覆设备的结构示意图；
图3示出了本发明实施例提供的激光熔覆头与熔覆层之间的位置示意图；
图4示出了本发明实施例提供的图3中I处的放大示意图；
图5示出了本发明实施例提供的筒状零件内壁涂层加工方法的流程示意图；
图6示出了本发明实施例提供的筒状零件的三维模型示意图；
图7示出了本发明实施例提供的筒状零件的内壁模型示意图；
图8示出了本发明实施例提供的筒状零件的棱面模型示意图；
图9示出了本发明实施例提供的筒状零件内壁涂层加工装置的结构示意图；
图10示出了本发明实施例提供的终端设备的硬件结构示意图；
图11示出了本发明实施例提供的芯片的结构示意图。
附图标记：
10为筒状零件内壁涂层加工系统，11为终端设备，12为激光熔覆设备，120为熔覆头，121为送粉器，122为激光器，123为送粉管，124为送气管，125为保护气，126为激光束，127为光纤，128为粉末束，129为熔池，1290为熔覆层，13为对位结构，130为夹持件，131为旋转轴，14为筒状零件，140为三维模型，141为内壁模型，142为棱面模型，20为筒状零件内壁涂层加工装置，21为处理单元，22为通信单元，23为存储单元，30为终端设备，31为第一处理器，32为通信接口，33为通信线路，34为第一存储器，35为第二处理器，40为芯片，41为处理器，42为通信接口，43为第二存储器，44为总线系统。
具体实施方式
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
为增强零件表面的硬度、耐磨性，耐腐蚀性等物理和化学特性，通常采用在零件的表面覆盖一层具有满足此类性能的材料，而在零件表面覆盖此类材料的工艺有电镀、热喷涂、激光熔覆等。表1示出了本发明实施例提供的分别采用电镀、热喷涂、激光熔覆三种工艺后零件的性能对照表。
表1采用电镀、热喷涂、激光熔覆三种工艺后零件的性能对照表
| 工艺 | 电镀 | 热喷涂 | 激光熔覆 |
| 涂层质量 | 存在气孔和裂纹的可能 | 存在气孔和裂纹的可能 | 存在极少的缺陷 |
| 涂层厚度 | 0.1mm～0.3mm | 0.01mm～0.5mm | 0.3mm～10mm |
| 结合性能 | 机械结合 | 机械结合 | 冶金结合 |
| 零件寿命 | 较高 | 高 | 很高 |
| 环保性 | 高污染 | 污染 | 绿色环保 |
| 成本 | 低 | 较低 | 高 |
根据表1可知，相比于电镀和热喷涂，采用激光熔覆的方法在零件表面覆盖材料性能优良、绿色环保、可持续性强，不易脱落。举例说明，在现有技术中通常采用电镀工艺在零件的内壁上形成涂层。电镀工艺一般是利用电解原理在某些金属(零件)表面上镀一薄层其它金属或合金，以用于提高零件的耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等)及增进美观等。但是由于电镀工艺仅是在零件的表面涂覆(镀)一层金属层，是物理上的结合(机械结合)。当受到外界冲击时，涂覆的金属层易从零件的表面脱落。同时电镀工艺对环境污染严重，不适于长期使用，不利于后期发展。而激光熔覆工艺是将待涂覆的合金粉末熔覆到零件表面，在激光照射下使合金粉末熔化。在此过程中，零件表面会产生微熔，在凝固过程中使合金粉末与零件表面紧密结合成熔覆合金层。由此可见，激光熔覆工艺中合金粉末与零件表面采用的是冶金结合，相比于机械结合更加牢固。但是现有技术中激光熔覆工艺通常只适用于轴类零件、圆筒类零件或平板类零件，对于非回转体的异形内壁结构零件，例如筒状零件并不适用。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种筒状零件内壁涂层加工方法及系统、终端设备。上述筒状零件内壁涂层加工方法可以应用于筒状零件内壁涂层加工系统。
图1示出了本发明实施例提供的筒状零件内壁涂层加工系统的结构示意图。参见图1，该筒状零件内壁涂层加工系统10包括终端设备11、与终端设备11通信连接的激光熔覆设备12，以及与终端设备11通信连接的对位结构13。
参见图1，上述终端设备11不仅具备控制功能，还可以根据每个棱面模型生成相应棱面的熔覆控制策略，并执行筒状零件内壁涂层加工方法，以实现筒状零件内壁涂层。上述终端设备11可以是计算机等。
参见图1至图4，上述激光熔覆设备12可以包括熔覆头120，送粉器121，激光器122等。上述送粉器121通过送粉管123和送气管124与熔覆头120连接，用于在激光熔覆过程中向熔覆头120输送粉末材料和保护气125。激光器122用于发射高能密度的激光束126，激光束126通过光纤127传输到熔覆头120。举例说明，上述送粉器121可以是气载式送粉器。利用惰性气体氩气(Ar)将气载式送粉器内的Stellite6金属粉末材料，经送粉管123输送至熔覆头120，之后再经过熔覆头120内部的管路，从熔覆头120的两个送粉口喷出，此时粉末束128位于熔池129内。同时激光器122发出的高能密度的激光束126通过光纤127传输到熔覆头120，再经熔覆头120通过反射镜，将水平的光路转换成垂直光路，Stellite6金属粉末与基体材料表面同时熔化，并快速凝固后形成稀释率极低与基体呈冶金结合的熔覆层1290(即形成涂层)。
参见图1，上述对位结构13可以用于夹持旋转筒状零件。上述对位结构13可以是机床等，但不限于此。
参见图1，上述激光熔覆设备12和对位结构13均与终端设备11通信连接，以实现数据的采集和传输。上述通信方式可以是有线通信。有线通信可以是利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息的方式。例如，终端设备11可以采用I2C(Inter-Integrated Circuit)总线通信，也可以采用电力线载波通信技术实现与激光熔覆设备12、对位结构13的通信连接。
作为一种可能的实现方式中，参见图2，上述对位结构13可以包括夹持件130和旋转轴131。夹持件130与旋转轴131转动连接，夹持件130用于夹持固定筒状零件14，旋转轴131用于带动夹持件130转动。
示例性的，参见图1和图2，当夹持件130夹持固定筒状零件14之后，激光熔覆设备12在终端设备11的控制下，激光熔覆设备12中的熔覆头120按照筒状零件14内壁各个棱面所对应的熔覆控制策略对相应棱面进行激光熔覆。当一个棱面上形成涂层后，旋转轴131带动夹持件130转动一定角度，由于夹持件130上夹持固定有筒状零件14，所以旋转轴131在带动夹持件130转动的同时，也会带动筒状零件14一起转动，此时可以使熔覆头120对应未熔覆的棱面。重复上述操作，利用对位机构转动筒状零件14，利用激光熔覆设备12对筒状零件14的内壁进行熔覆，以形成涂层。
参见图5，该筒状零件内壁涂层加工方法可以由终端设备或应用于终端设备的芯片执行。下面以内壁径向截面为正方形的筒状零件14为例进行描述，应理解，以下描述仅用于解释说明，不用于具体限定。参见图2至图8，本发明实施例提供的筒状零件内壁涂层加工方法包括：
步骤101：参见图6，终端设备接收筒状零件的三维模型140，筒状零件的内壁具有至少三个棱面。
参见图6，示例性的，可以通过3D扫描仪等扫描装置对筒状零件进行扫描，以对筒状零件的三维结构进行识别，获得筒状零件的三维模型140。之后3D扫描仪等扫描装置将上述筒状零件的三维模型140发送给终端设备。上述筒状零件的内壁具有至少三个棱面，例如筒状零件的内壁径向截面可以为三角形、正方形、长方形或其他不规则多边形。
步骤102：参见图6至图8，终端设备根据筒状零件的三维模型140确定至少三个棱面模型142。
参见图6至图8，示例性的，终端设备根据接收到的筒状零件的三维模型140，将筒状零件的三维模型140根据筒状零件所具有的棱面进行划分(根据棱面的大小，形状)，以形成至少三个棱面模型142。
步骤103：终端设备根据每个棱面模型确定相应棱面的熔覆控制策略。
示例性的，上述熔覆控制策略根据待形成的涂层的厚度及熔覆材料确定。例如，当形成在棱面上的涂层厚度为0.5mm时，此时终端设备中的切片软件会匹配切片软件中的对应材料工艺参数数据库，根据上述涂层厚度，生成对应的熔覆控制策略。并且上述熔覆控制策略可以被激光熔覆设备读取，以使激光熔覆设备根据熔覆控制策略进行激光熔覆。
步骤105：参见图2，在激光熔覆设备12的熔覆头120与相应棱面对位的情况下，激光熔覆设备12的熔覆头120根据棱面的熔覆控制策略对相应棱面进行激光熔覆，获得形成在筒状零件14的内壁的涂层(图2中未示出)。
参见图2，在实际应用过程中，将筒状零件14放置在对位结构13的夹持件130上，利用夹持件130夹持固定筒状零件14。之后利用与夹持件130转动连接的旋转轴131转动筒状零件14，以使筒状零件14内待形成涂层的棱面与激光熔覆设备12的熔覆头120相对。接着激光熔覆设备12的熔覆头120根据相对的棱面的熔覆控制策略，对相应棱面进行激光熔覆，获得形成在筒状零件14的内壁的涂层。
综上所述，本发明实施例提供的筒状零件内壁涂层加工方法，采用将零件的内壁进行划分形成多个棱面，之后采用棱面的熔覆控制策略对相应棱面进行激光熔覆，最终使零件的内壁形成涂层的方式。该方法不受限于筒状零件内壁的形状，对于内壁径向截面为三角形、正方形、长方形或其他不规则多边形的零件均适用。
作为一种可能的实现方式中，参见图6至图8，终端设备根据筒状零件的三维模型140确定至少三个棱面模型142包括：
步骤102.1：参见图6和图7，终端设备根据筒状零件的三维模型140确定筒状零件的内壁模型141。
参见图6和图7，在实际应用过程中，终端设备利用CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)、Solidworks、NX(Siemens NX)等三维软件，对筒状零件的三维模型140进行提取和重建，以获得该筒状零件的内壁模型141。该过程可以采用普通的三维软件实现。
步骤102.2：参见图7和图8，终端设备根据筒状零件的内壁模型141确定至少三个棱面模型142。
参见图7和图8，示例性的，为了便于后期激光熔覆形成涂层，终端设备根据筒状零件的内壁所具有的棱面的数量以及形状，对筒状零件的内壁模型141进行划分，以确定棱面模型142。当然，上述棱面模型142的划分确定方式，也可以根据实际情况进行设置。
参见图7和图8，在实际应用过程中，本发明实施例采用的筒状零件的内壁径向截面趋近于正方形，并且筒状零件的内壁具有的四个棱面为全等图形。此时，终端设备根据筒状零件的内壁模型141可以确定四个相同的棱面模型142。
作为一种可能的实现方式中，终端设备根据每个棱面模型确定相应棱面的熔覆控制策略包括：
步骤103.1：终端设备对每个棱面模型进行切片处理，获得多个切片层。
示例性的，终端设备中的切片软件对上述划分确定好的四个棱面模型分别进行切片处理。具体的，利用终端设备中的切片软件对其中任意一个棱面模型进行切片处理，以获得多个具有相同厚度的切片层。上述每个切片层均由填充直线组成，每层切片路径的结尾点为下一层切片路径的起始点。
步骤103.2：终端设备对各个切片层进行扫描路径规划，形成相应棱面的熔覆控制策略。
作为一种可能的实现方式，上述每个棱面的熔覆控制策略可以包括激光扫描策略和送粉策略。
示例性的，通过设置每个棱面的熔覆控制策略，以控制激光熔覆设备的熔覆头根据激光扫描策略对棱面进行扫描熔覆，送粉器根据送粉策略为熔覆头提供粉末和保护气，以使最终形成在筒状零件内壁的涂层更加均匀，成品率更高。
作为一种可能的实现方式，上述激光扫描策略中，激光扫描路径为弓字形激光扫描路径或回字形激光扫描路径。激光功率可以为2000W～2500W，激光扫描速度可以为1000mm/min～2000mm/min，搭接率可以为60％～80％。上述送粉策略中，粉末载气气流量可以为5L/min～10L/min，保护器气流量可以为10L/min～15L/min。
示例性的，激光熔覆设备的熔覆头在对每个切片层扫描时，激光扫描路径可以在终端设备中的切片软件中设置为弓字形激光扫描路径或回字形激光扫描路径，此时可以加快冷却速度，尽量减少局部热量积累导致熔覆形成的零件发生形变。举例说明，在实际工作过程中，激光熔覆设备的激光功率可以为2000W～2500W。例如，激光熔覆设备的激光功率可以为2000W、2200W或2500W等。激光的扫描速度可以为1000mm/min～2000mm/min。例如，激光的扫描速度可以为1000mm/min、1500mm/min或2000mm/min等。搭接率可以为60％～80％。例如，搭接率可以为60％、75％或80％等。举例说明，当激光光斑的直径为2mm时，填充线之间的间距可以是0.8mm、0.5mm或0.4mm等。上述送粉策略中，粉末载气气流量可以为5L/min～10L/min。例如，粉末载气气流量可以为5L/min、5.6L/min或10L/min。保护器气流量可以为10L/min～15L/min。例如，保护器气流量可以为10L/min、13L/min或15L/min。通过对激光扫描策略和送粉策略中参数的设置，可以使最终形成在筒状零件内壁的涂层更加均匀，成品率更高。
作为一种可能的实现方式，在激光熔覆设备的熔覆头与相应棱面对位的情况下，根据棱面的熔覆控制策略对相应棱面进行激光熔覆前，筒状零件内壁涂层加工方法还包括：
步骤104：终端设备根据各个棱面的棱面模型确定熔覆头与各个棱面的对位策略。
示例性的，由于筒状零件的内壁具有至少三个棱面，并且每个棱面的形状，规格可以相等也可以不相等。在对筒状零件的内壁进行激光熔覆时，需要确保每一个棱面上均进行激光熔覆形成涂层。即在对一个棱面激光熔覆后，需要终端设备控制对位结构带动筒状零件转动，以使下一个待激光熔覆的棱面与熔覆头相对。
作为一种可能的实现方式，参见图2和图8，上述熔覆头120与各个棱面的对位策略包括：筒状零件14的转动角度α，α＝360°/n，n为筒状零件14的内壁具有的棱面数量。
参见图2和图8，示例性的，上述对位结构13带动筒状零件14转动的转动角度α，与筒状零件14的内壁具有的棱面数量有关。应理解，这里所述的“棱面数量”是指终端设备在确定筒状零件14的内壁模型141后，根据筒状零件14的内壁模型141划分确定的后续用于激光熔覆的棱面的数量。
参见图2和图8，在实际应用过程中，由于本发明实施例提供的，筒状零件14的内壁具有4个全等的正方形棱面。当熔覆头120对其中一个棱面进行激光熔覆形成涂层后，对位结构13中的旋转轴131带动筒状零件14转动90°。此时，熔覆头120和下一个待激光熔覆的棱面对位，熔覆头120对其进行激光熔覆。重复上述操作，直至筒状零件14内壁的4个棱面均形成涂层为止。
进一步地，上述激光熔覆为多层激光熔覆。由于单层激光熔覆对于确定的工艺参数只能达到一定的极限厚度，所以需要多次熔覆来增加熔覆层的厚度。即增加形成在筒状零件内壁的涂层的厚度，以使涂层满足实际工作需要。
下面以三种不同的实施例为例，对采用本发明实施例提供的筒状零件内壁涂层加工方法，以对筒状零件内壁形成涂层进行描述。应理解，以下描述仅用于解释，不作为限定。
示例一：以对核反应堆堆内组件，控制棒导向筒内壁进行激光熔覆为例进行描述。该控制棒导向筒为奥氏体不锈钢，在控制棒导向筒的内壁需熔覆钴基合金Stellite6，上述控制棒导向筒的筒体最大长度可以为1000mm，控制棒导向筒如图6所示。
通过3D扫描仪对控制棒导向筒进行扫描，以对控制棒导向筒的三维结构进行识别，获得控制棒导向筒的三维模型。之后3D扫描仪将上述控制棒导向筒的三维模型发送给终端设备。终端设备接收到控制棒导向筒的三维模型后，终端设备根据控制棒导向筒的三维模型，可以确定控制棒导向筒的内壁模型。接着，终端设备根据控制棒导向筒内壁所具有的棱面的数量以及形状，对控制棒导向筒的内壁模型进行划分，以确定四个相同的棱面模型。
之后终端设备对上述划分确定好的四个棱面模型分别进行切片处理，以获得厚度为0.5mm的切片层。由于每个切片层均由填充直线组成，填充线之间的间距可以为0.4mm，激光光斑的直径可以为2mm(即搭接率可以为80％)。之后，终端设备对各个切片层进行扫描路径规划，形成相应棱面的熔覆控制策略。具体的，终端设备可以设定激光功率为2000W，激光扫描速度为2000mm/min。粉末载气气流量为5L/min，保护器气流量为10L/min。
接着，将激光熔覆设备的熔覆头与待进行激光熔覆的棱面相对，使熔覆头按设定好的轨迹运行，以使上述棱面上形成涂层。之后，用于夹持固定控制棒导向筒的夹持件在旋转轴的带动下，逆时针或顺时针转动90°。此时，熔覆头和下一个待进行激光熔覆的棱面对位，熔覆头对下一个棱面进行激光熔覆。重复上述操作，直至筒状零件内壁的4个棱面均形成涂层为止。
经过上述方法处理后，最终获得的控制棒导向筒的内壁洛氏硬度大于50HRC，层间腐蚀率小于5mg·m·dm-1，均匀腐蚀率小于5mg·m·dm-1。经过弯折试验后涂层没有发生从基体金属(控制棒导向筒)上分离的现象。例如，鼓泡、片状剥离或分层剥离现象。
示例二：获取控制棒导向筒内壁的四个待激光熔覆的棱面，其获取步骤，控制棒导向筒的规格等均与示例一相同，可参考前文描述，在此不再赘述。当获取四个待激光熔覆的棱面后，终端设备对上述四个棱面所在的棱面模型分别进行切片处理，以获得厚度为0.6mm的切片层。由于每个切片层均由填充直线组成，填充线之间的间距可以为0.4mm，激光光斑的直径可以为2mm(即搭接率可以为80％)。之后，终端设备对各个切片层进行扫描路径规划，形成相应棱面的熔覆控制策略。具体的，终端设备可以设定激光功率为2200W，激光扫描速度为1500mm/min。粉末载气气流量为5L/min，保护器气流量为10L/min。之后重复示例一中的步骤，直至筒状零件内壁的4个棱面均形成涂层为止。经过上述方法处理后，最终获得的控制棒导向筒的内壁洛氏硬度大于50HRC，层间腐蚀率小于5mg·m·dm-1，均匀腐蚀率小于5mg·m·dm-1。经过弯折试验后涂层没有发生从基体金属(控制棒导向筒)上分离的现象。例如，鼓泡、片状剥离或分层剥离现象。
示例三：获取控制棒导向筒内壁的四个待激光熔覆的棱面，其获取步骤，控制棒导向筒的规格等均与示例一相同，可参考前文描述，在此不再赘述。当获取四个待激光熔覆的棱面后，终端设备对上述四个棱面所在的棱面模型分别进行切片处理，以获得厚度为0.8mm的切片层。由于每个切片层均由填充直线组成，填充线之间的间距可以为0.4mm，激光光斑的直径可以为2mm(即搭接率可以为80％)。之后，终端设备对各个切片层进行扫描路径规划，形成相应棱面的熔覆控制策略。具体的，终端设备可以设定激光功率为2500W，激光扫描速度为1000mm/min。粉末载气气流量为5L/min，保护器气流量为10L/min。之后重复示例一中的步骤，直至筒状零件内壁的4个棱面均形成涂层为止。经过上述方法处理后，最终获得的控制棒导向筒的内壁洛氏硬度大于50HRC，层间腐蚀率小于5mg·m·dm-1，均匀腐蚀率小于5mg·m·dm-1。经过弯折试验后涂层没有发生从基体金属(控制棒导向筒)上分离的现象。例如，鼓泡、片状剥离或分层剥离现象。
上述主要从终端设备的角度对本发明实施例提供的方案进行了介绍。可以理解的是，终端设备为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本发明能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
本发明实施例可以根据上述方法示例对终端设备等进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本发明实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
在采用对应集成单元的情况下，图9示出了本发明实施例提供的筒状零件内壁涂层加工装置的结构示意图。该筒状零件内壁涂层加工装置20可以为终端设备，也可以为应用于终端设备的芯片。
参见图9，该筒状零件内壁涂层加工装置20还可以包括：处理单元21和通信单元22。可选的，该筒状零件内壁涂层加工装置20还可以包括存储单元23，用于存储筒状零件内壁涂层加工装置20的程序代码和数据。
在一种示例中，参见图9，上述通信单元22用于支持筒状零件内壁涂层加工装置20执行上述实施例中终端设备执行的步骤101至步骤104。
参见图9，处理单元21用于支持筒状零件内壁涂层加工装置20执行上述实施例中终端设备执行的步骤105。
在一种可能的实现方式中，参见图9，上述通信单元22用于支持筒状零件内壁涂层加工装置20执行上述实施例中终端设备执行的步骤102.1、步骤102.2、步骤103.1和步骤103.2。
其中，参见图9，处理单元21可以是处理器或控制器，例如可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通用处理器，数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)，专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)，现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本发明公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。上述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。通信单元22可以是收发器、收发电路或通信接口等。存储单元23可以是存储器。
参见图9，当处理单元21为处理器，通信单元22为收发器，存储单元23为存储器时，本发明实施例所涉及的筒状零件内壁涂层加工装置20可以为图10的终端设备的硬件结构示意图。
参见图10，本发明实施例提供的终端设备30包括第一处理器31和通信接口32。通信接口32和第一处理器31耦合。
参见图10，上述第一处理器31可以是一个通用中央处理器(central processingunit，CPU)，微处理器，专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制本发明方案程序执行的集成电路。上述通信接口32可以为一个或多个。通信接口32可使用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通信。
参见图10，上述终端设备30还可以包括通信线路33。通信线路33可包括一通路，在上述组件之间传送信息。
可选的，参见图10，该终端设备30还可以包括第一存储器34。第一存储器34用于存储执行本发明方案的计算机指令，并由第一处理器31来控制执行。第一处理器31用于执行第一存储器34中存储的计算机指令，从而实现本发明实施例提供的零件打印方法。
参见图10，第一存储器34可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compactdisc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其它介质，但不限于此。第一存储器34可以是独立存在，通过通信线路33与第一处理器31相连接。第一存储器34也可以和第一处理器31集成在一起。
可选的，本发明实施例中的计算机指令也可以称之为应用程序代码，本发明实施例对此不作具体限定。
在具体实现中，作为一种实施例，参见图10，第一处理器31可以包括一个或多个CPU，参见图10中的CPU0和CPU1。
在具体实现中，作为一种实施例，参见图10，终端设备30可以包括多个第一处理器31，参见图10中的第一处理器31和第二处理器35。这些处理器中的每一个可以是一个单核处理器，也可以是一个多核处理器。
图11示出了本发明实施例提供的芯片的结构示意图。参见图11，该芯片40包括一个或两个以上(包括两个)处理器41和通信接口42。
可选的，参见图11，该芯片40还包括第二存储器43，第二存储器43可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器41提供操作指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(non-volatile random access memory，NVRAM)。
在一些实施方式中，参见图11，第二存储器43存储了如下的元素，执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集。
在本发明实施例中，参见图11，处理器41通过调用存储器存储的操作指令(该操作指令可存储在操作系统中)，执行相应的操作。
参见图11，处理器41控制终端设备中任一个的处理操作，处理器41还可以称为中央处理单元(central processing unit，CPU)。
参见图11，第二存储器43可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器41提供指令和数据。第二存储器43的一部分还可以包括NVRAM。例如应用中存储器、通信接口以及存储器通过总线系统耦合在一起，其中总线系统除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图11中将各种总线都标为总线系统44。
上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processing，DSP)、ASIC、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有指令，当指令被运行时，实现上述实施例中由终端设备执行的功能。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。上述计算机程序产品包括一个或多个计算机程序或指令。在计算机上加载和执行上述计算机程序或指令时，全部或部分地执行本发明实施例所述的流程或功能。上述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、终端、用户设备或者其它可编程装置。上述计算机程序或指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，上述计算机程序或指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。上述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是集成一个或多个可用介质的服务器、数据中心等数据存储设备。上述可用介质可以是磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带；也可以是光介质，例如，数字视频光盘(digital video disc，DVD)；还可以是半导体介质，例如，固态硬盘(solid state drive，SSD)。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种筒状零件内壁涂层加工方法，其特征在于，应用于激光熔覆设备，所述筒状零件内壁涂层加工方法包括：
接收筒状零件的三维模型，所述筒状零件的内壁具有至少三个棱面；
根据所述筒状零件的三维模型确定至少三个棱面模型；
根据每个所述棱面模型确定相应棱面的熔覆控制策略；
在所述激光熔覆设备的熔覆头与相应棱面对位的情况下，根据所述棱面的熔覆控制策略对相应所述棱面进行激光熔覆，获得形成在所述筒状零件的内壁的涂层。
2.根据权利要求1所述的筒状零件内壁涂层加工方法，其特征在于，所述根据所述筒状零件的三维模型确定至少三个棱面模型包括：
根据所述筒状零件的三维模型确定筒状零件的内壁模型；
根据所述筒状零件的内壁模型确定至少三个棱面模型。
3.根据权利要求1所述的筒状零件内壁涂层加工方法，其特征在于，所述根据每个所述棱面模型确定相应棱面的熔覆控制策略包括：
对每个所述棱面模型进行切片处理，获得多个切片层；
对各个所述切片层进行扫描路径规划，形成相应棱面的熔覆控制策略。
4.根据权利要求1所述的筒状零件内壁涂层加工方法，其特征在于，每个棱面的熔覆控制策略包括激光扫描策略和送粉策略。
5.根据权利要求4所述的筒状零件内壁涂层加工方法，其特征在于，所述激光扫描策略中，激光扫描路径为弓字形激光扫描路径或回字形激光扫描路径；激光功率为2000W～2500W，激光扫描速度为1000mm/min～2000mm/min，搭接率为60％～80％；和/或，
所述送粉策略中，粉末载气气流量为5L/min～10L/min，保护器气流量为10L/min～15L/min。
6.根据权利要求1所述的筒状零件内壁涂层加工方法，其特征在于，在所述激光熔覆设备的熔覆头与相应棱面对位的情况下，根据所述棱面的熔覆控制策略对相应所述棱面进行激光熔覆前，所述筒状零件内壁涂层加工方法还包括：
根据各个所述棱面的棱面模型确定所述熔覆头与各个棱面的对位策略。
7.根据权利要求6所述的筒状零件内壁涂层加工方法，其特征在于，所述熔覆头与各个棱面的对位策略包括：所述筒状零件的转动角度α，α＝360°/n，n为筒状零件的内壁具有的棱面数量；和/或，
所述激光熔覆为多层激光熔覆。
8.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行计算机程序或指令，以实现如权利要求1～7任一项所述筒状零件内壁涂层加工方法。
9.一种筒状零件内壁涂层加工系统，其特征在于，包括：
权利要求8所述的终端设备；
与所述终端设备通信连接的激光熔覆设备；
以及与所述终端设备通信连接的对位结构。
10.根据权利要求9所述的筒状零件内壁涂层加工系统，其特征在于，所述对位结构包括夹持件和旋转轴；
所述夹持件与所述旋转轴转动连接，所述夹持件用于夹持固定筒状零件，所述旋转轴用于带动所述夹持件转动。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| 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: 20210507 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |