CN117182104A - 一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法、装置及设备，涉及激光打印技术领域，以解决打印高温合金材质的大跨度悬桥时必须添加支撑的问题。方法包括利用分区软件对高温合金材质的悬桥进行分区，获得悬桥的实体区域和悬空区域；获得实体区域的实体能量密度和实体打印参数；根据实体能量密度，设置悬空区域的悬空能量密度；悬空能量密度是实体能量密度的预设倍数；确定悬空区域的部分悬空打印参数；采用能量密度公式，基于悬空能量密度以及部分悬空打印参数，得到悬空区域的全部悬空打印参数；基于实体打印参数和悬空打印参数，利用选区激光熔化设备打印悬桥。本发明利用选区激光熔化设备在无支撑时打印高温合金的大跨度悬桥。
Description
技术领域
本发明涉及激光打印技术领域，尤其涉及一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法、装置及设备。
背景技术
选区激光熔化(selective laser melting，SLM)是当前发展最快、应用最广的金属3D打印技术之一，其利用扫描振镜驱动高能激光束，根据金属零部件的模型切片数据，对预铺的金属粉末床进行选择性熔化，通过逐层熔凝堆积，可以实现复杂金属零部件的高致密、高精度、结构功能一体化成形。
但是利用选区激光熔化(selective laser melting，SLM)高温合金，进而成型大跨度的悬桥结构时较为困难，一旦跨度较大悬桥就难以成型，即使成型的悬桥也会有部分缺量。现有技术中为了制作大跨度的悬桥，需要对悬桥的悬空面添加支撑，后续再通过手工打磨或机械加工等方式去除支撑，效率十分低下，无法在没有支撑的情况下直接形大跨度的悬桥。
发明内容
本发明的目的在于提供一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法、装置及设备，用于解决利用选区激光熔化技术制作高温合金材料的悬桥时，必须对悬桥添加支撑才能使悬桥成型的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法，包括：
利用分区软件对高温合金材质的悬桥进行分区，获得所述悬桥的实体区域和悬空区域；
获得所述实体区域的实体能量密度和实体打印参数；
根据所述实体能量密度，设置所述悬空区域的悬空能量密度；所述悬空能量密度是所述实体能量密度的预设倍数；
确定所述悬空区域的部分悬空打印参数；
采用能量密度公式，基于所述悬空能量密度以及部分悬空打印参数，得到所述悬空区域的全部悬空打印参数；全部所述悬空打印参数包括悬空激光功率、悬空扫描线间距、悬空扫描速度以及悬空扫描层厚；
基于所述实体打印参数和所述悬空打印参数，利用所述选区激光熔化设备打印所述悬桥。
与现有技术相比，本发明提供的一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法，利用分区软件对高温合金材质的悬桥进行分区，获得所述悬桥的实体区域和悬空区域；获得所述实体区域的实体能量密度和实体打印参数；根据所述实体能量密度，设置所述悬空区域的悬空能量密度；所述悬空能量密度是所述实体能量密度的预设倍数，使悬空区域能够支撑所述实体区域，无需添加支撑部件，所述悬桥也不会发生塌陷；确定所述悬空区域的部分悬空打印参数；采用能量密度公式，基于所述悬空能量密度以及部分悬空打印参数，得到所述悬空区域的全部悬空打印参数；全部所述悬空打印参数包括悬空激光功率、悬空扫描线间距、悬空扫描速度以及悬空扫描层厚；基于所述实体打印参数和所述悬空打印参数，利用所述选区激光熔化设备打印所述悬桥。本发明通过实体能量密度获得悬空能量密度，进而获得悬空打印参数，使利用选区激光熔化设备打印高温合金材料的悬桥时，悬桥的悬空区域就能够支撑住悬桥的实体区域，无需对悬桥添加支撑就能实现悬桥的成型。
第二方面，本发明还提供一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的装置，包括：
分区模块，用于利用分区软件对高温合金材质的悬桥进行分区，获得所述悬桥的实体区域和悬空区域；
实体区域信息获取模块，用于获得所述实体区域的实体能量密度和实体打印参数；
悬空区域信息获取模块，用于根据所述实体能量密度，设置所述悬空区域的悬空能量密度；所述悬空能量密度是所述实体能量密度的预设倍数；确定所述悬空区域的部分悬空打印参数；采用能量密度公式，基于所述悬空能量密度以及部分悬空打印参数，得到所述悬空区域的全部悬空打印参数；全部所述悬空打印参数包括悬空激光功率、悬空扫描线间距、悬空扫描速度以及悬空扫描层厚；
打印模块，用于基于所述实体打印参数和所述悬空打印参数，利用所述选区激光熔化设备打印所述悬桥。
第三方面，本发明还提供一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的设备，包括：
处理器以及与处理器耦合的通信接口；所述处理器用于运行计算机程序或指令，以实现上述一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法。
第二方面提供的装置类方案以及第三方面提供的设备类方案所实现的技术效果与第一方面提供的方法类方案相同，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为本发明提供的一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法流程图；
图2为本发明实施例中的悬桥结构示意图；
图3为本发明实施例中的悬桥铺粉走向图；
图4为本发明提供的一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的装置示意图；
图5为本发明提供的一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的设备示意图。
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。
受限于SLM成形原理，选区激光熔化技术难以成形大跨度的悬桥结构。由于悬桥结构存在突现面，在突现面出现的部位，激光会直接扫描在下方的粉末层上，零件下方缺少支撑，从而导致成形失败。一般情况下，使用SLM技术成形高温合金材料的零件时，长度超过4mm的悬桥结构就存在缺量的风险，7mm的悬桥结构则可能无法顺利成形，需要在悬桥底部添加支撑，后续再通过手工打磨或机械加工等方式去除，提高了零件的生产成本；而且如果悬桥结构在零件内部，则会出现支撑难以去除的情况，影响零件的使用，选区激光熔化技术无法在没有支撑的情况下直接形大跨度的悬桥。
鉴于此，本发明提供了一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法、装置及设备，接下来结合附图对本申请的技术方案进行说明：
图1为本发明提供的一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤101：利用分区软件对高温合金材质的悬桥进行分区，获得所述悬桥的实体区域和悬空区域。
其中，选区激光熔化(selective laser melting，SLM)是一种铺粉式增材制造技术，目前应用广泛、成熟度较高，适合成形形状复杂，精度要求高的金属零部件，成形的零件致密度好，组织性能高。高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料；并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性；如镍基高温合金在高温条件下表现出优异的抗氧化性能和耐腐蚀性能，在600℃以上高温环境中仍然能够长期平稳地工作运行，被视为航空航天领域中不可替代的基础性材料，目前的先进航空发动机中，镍基高温合金所占比重超过50％。利用选区激光熔化技术打印出的高温合金材质的器件不仅精度更高，而且稳定性更好。
利用选区激光熔化技术打印出的高温合金材质的悬桥时，如图2所示，采用分区软件将悬桥分区为实体区域和悬空区域，其中，分区软件可以为切片软件，以实现对悬桥实体部分和悬空部分的区分。由于悬空区域在没有支撑的情况下难以成型，本发明对悬空区域设定了新的打印方法，使悬空区域不会发生塌陷或缺量的风险，进而使悬桥结构能够顺利成型。
步骤102：获得所述实体区域的实体能量密度和实体打印参数。
其中，实体打印参数为打印实体区域时所需的所有参数，例如打印方式、激光扫描功率和扫描间距等，实体区域采用激光束按照实体打印参数熔化基板上的高温合金粉末，成形出零件当前层的形状，然后水平刮板在已加工好的层面上再铺一层金属粉末，激光按照下一层数据信息进行熔化，如此往复循环直至实体区域完成制造。
实体能量密度是指实体区域每立方厘米的热输入，采用能量密度公式计算：
其中，E为能量密度(J/mm3)，P为激光功率(W)，V为扫描速度(mm/s)，H为扫描间距(mm)，T为扫描层厚(mm)。通过实体区域打印时的参数获得实体能量密度所需的参数，进而得到实体能量密度。
步骤103：根据所述实体能量密度，设置所述悬空区域的悬空能量密度；所述悬空能量密度是所述实体能量密度的预设倍数。
其中，悬空能量密度是指悬空区域每立方厘米的热输入，悬空能量密度是所述实体能量密度的预设倍数，进而通过已知的实体能量密度得到悬空能量密度。预设倍数为2-3倍，防止悬空区域支撑不住实体区域导致悬桥塌陷，使悬桥能顺利成型。
步骤104：确定所述悬空区域的部分悬空打印参数；采用能量密度公式，基于所述悬空能量密度以及部分悬空打印参数，得到所述悬空区域的全部悬空打印参数；全部所述悬空打印参数包括悬空激光功率、悬空扫描线间距、悬空扫描速度以及悬空扫描层厚。
其中，激光功率是指激光器输出的功率；激光扫描时是以行列的方式进行扫描，两行或者两列之间的距离称为激光扫描间距；扫描速度是指激光系统在单位时间内扫描的长度；扫描层厚是指每层粉末的层厚。
步骤105：基于所述实体打印参数和所述悬空打印参数，利用所述选区激光熔化设备打印所述悬桥。
其中，通过SLM打印技术，可以制造出复杂的、不规则形状的金属零件，并且，SLM技术可以打印多种金属材料，包括钛合金、不锈钢、铝合金、镍基合金等。SLM金属3D打印技术在航空航天、汽车、医疗、工业制造等领域都有着广泛的应用前景，可以应用于制造出大批量、复杂形状、高精度的金属零件和工具，提高了生产效率和生产质量。
作为一种可选的实施方式，所述悬空能量密度设置为所述实体能量密度的2-2.5倍。
其中，设置悬空能量密度设置为所述实体能量密度的2-2.5倍或2-3倍，用提高悬空区域热输入的方式来保证悬空区域的熔池稳定性。熔池是指因焊弧热而熔化成池状的母材部分，熔焊时焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分。在激光3D打印技术中，熔池是加工成型过程中最小的基本单元，熔池特征的稳定是整个加工过程乃至最终成型部件组织性能稳定的保障。本发明通过设置悬空能量密度设置为所述实体能量密度的2-2.5倍或2-3倍以提高悬空区域的熔池稳定性，防止悬空区域支撑不住实体区域导致悬桥塌陷，使悬桥能顺利成型。
作为一种可选的实施方式，所述确定所述悬空区域的部分悬空打印参数；采用能量密度公式，基于所述悬空能量密度以及部分悬空打印参数，得到所述悬空区域的全部悬空打印参数，包括：
确定所述悬空激光功率、所述悬空扫描线间距、所述悬空扫描速度或所述悬空扫描层厚中的任意三个数值，采用能量密度公式，基于所述悬空能量密度，计算所述悬空打印参数中的未知数值，得到所述悬空区域的全部悬空打印参数。
其中，能量密度公式为：
其中，E为能量密度(J/mm3)，P为激光功率(W)，V为扫描速度(mm/s)，H为扫描间距(mm)，T为扫描层厚(mm)。通过实体能量密度与悬空能量密度之间的倍数关系，计算出悬空能量密度的具体数值，同时确定所述悬空激光功率、所述悬空扫描线间距、所述悬空扫描速度或所述悬空扫描层厚中的任意三个数值，进而根据能量密度公式可以推导出悬空打印参数中的未知数值，以得到所有悬空打印参数，采用悬空打印参数打印悬空区域，使悬空区域下方无需添加支撑也不会发生塌陷，顺利成型出悬桥结构，本发明适用于所有跨度小于18mm的悬桥结构，通用性强，而且方法简单。
作为一种可选的实施方式，所述基于所述悬空能量密度，根据能量密度公式计算所述悬空区域的悬空打印参数，包括：
设置所述悬空激光功率小于200瓦，设置所述悬空扫描线间距为0.025～0.04毫米，设置所述悬空扫描速度为300～600毫米每秒，设置所述悬空扫描层厚为20～80微米，设置所述悬空扫描策略为按照无图案的方式对高温合金粉末进行整体熔化；
选取所述悬空激光功率、所述悬空扫描线间距、所述悬空扫描层厚和所述悬空扫描策略，基于所述悬空能量密度，根据所述能量密度公式计算所述扫描速度，得到所述悬空打印参数。
其中，采用较小的激光功率成型大跨度悬桥，激光功率必须选取在200W之下，扫描线间距在0.025～0.04毫米之间选取，悬空扫描速度为300～600毫米每秒或者200～1000毫米每秒，悬空扫描策略为按照无图案的方式对高温合金粉末进行整体熔化，采用上述方法进行打印可以顺利成型出大跨度的悬桥结构。
并且，由于激光功率增大后熔池宽度会增加，为了保证熔池稳定性使悬桥能顺利成型，适当增加线间距会得到更好的打印效果，因此，扫描线间距的选取跟随激光功率的选取，当扫描线间距在0.025～0.04毫米之间，激光功率选取的值越大，悬空区域的扫描线间距选取的值越大，例如60-120w的激光功率配合0.03mm的扫描线间距，以保证熔池稳定性使悬桥能顺利成型。
当获得所用高温合金的实体区域的能量密度和打印层厚时，利用传统方式打印悬空区域时，为了降低悬空区域表皮的粗糙度等原因，所用的悬空能量密度比实体能量密度小，采用传统方式无法成型大跨度悬桥，而本发明在获得所用高温合金的实体区域的能量密度和打印层厚后，基于实体区域的能量密度，选择实体区域能量密度的2-3倍范围内的值作为悬空区域能量密度，同时根据本发明提供的打印参数范围，确定出激光功率、扫描线间距和扫描速度中的任意两个数值，根据能量密度公式可以得到激光功率、扫描线间距和扫描速度中的未知数值，且所有数值都满足本发明提供的打印参数范围，以得到悬空区域的所有打印参数，进而无需添加支撑也可以打印出所需悬桥结构，即无需要额外的工序。本发明减少了打印零件所需的支撑，不仅节约了打印成本，还提高了打印效率。
作为一种可选的实施方式，所述利用所述选区激光熔化设备打印所述悬桥之前，还包括：
获取所述悬桥的几何参数，构建所述悬桥的三维数学模型；
设置切片参数，利用分层软件对所述三维数学模型进行水平分层切片，获得所述器件的切片文件；所述切片参数包括悬空面层数和重叠长度；所述切片文件包括所述器件的多个水平方向的切面图；
将所述切片文件导入所述选区激光熔化设备。
其中，选区激光熔化设备进行打印之前，需要扫描待打印器件的切片文件。首先，通过切片软件对三维模型进行切片分层，把模型离散成二维截面图形，并规划扫描路径，再转化成激光扫描信息。扫描前，刮板将送粉升降器中金属粉末均匀平铺到激光加工区，随后计算器根据激光扫描信息控制扫描振镜偏转，有选择性的将激光束照射到加工区，得到当前二维截面的二维实体，然后成型区下降一个层厚，重复上述过程，逐层堆积得到待打印器件的产品原型。
作为一种可选的实施方式，所述基于所述实体打印参数和所述悬空打印参数，利用所述选区激光熔化设备打印所述悬桥，包括：
将所述实体区域的打印参数和所述悬空区域的打印参数输入到选区激光熔化设备中，利用所述选区激光熔化设备扫描所述切面图，在打印底板上打印所述悬桥。
其中，利用所述选区激光熔化设备扫描待打印悬桥的切面图，在打印底板上打印所述悬桥时，需要在打印底板上铺设高温合金粉末，在送粉仓中加入粉末前对粉末进行筛选、加热、干燥等过程，在送粉仓中加入粉末时将粉末插实，保证送粉仓内没有松散的粉末，避免粉末之间出现空隙影响打印，在送粉仓中加入粉末后使用毛刷刮刀在打印底板上进行铺粉，使零件悬桥与刮刀方向垂直，同时根据零件的结构判断零件的成形方向，使零件的悬桥结构尽量平行于刮刀运行的方向，如图3所示，铺粉方向与器件的成型方向一致，便于打印，并且采用毛刷刮刀等软刮刀，其本身富有弹性，只会与待加工金属零件发生轻微的碰撞，而不会对金属零件造成损伤，使打印时的稳定性更高。打印完成后，可采用线切割将零件与打印底板进行分离，得到成型完好的悬桥结构。
作为一种可选的实施方式，所述切片参数中所述悬空面层数为2层，所述切片参数所述重叠长度为0.5-2毫米；所述悬空面为所述悬桥靠近所述打印底板的一面；所述重叠长度为所述悬空区域与实体区域构成的重叠区域的长度。
其中，悬空面层数为2层，重叠长度为0.5-2毫米时，打印得到的悬桥结构质量更好，相较于现有技术中常用的4层层数，采用2层层数打印本发明的悬桥结构具有更好的零件完整度和平滑性。悬空区域与实体区域重叠的区域即为重叠区域，对于重叠区域，在打印时，先用悬空区域的打印参数扫描一遍，再用实体区域的打印参数扫描一遍，一共扫描两遍，使零件更为紧密，防止零件开裂。
作为一种可选的实施方式，所述获取所述悬桥的几何参数，构建所述悬桥的三维数学模型，包括：
基于所述悬桥的几何参数，利用3D模型绘制软件构建所述悬桥的几何模型；
基于所述几何模型，利用3D模型设计软件对所述几何模型添加圆角，得到所述三维数学模型。
其中，利用3D模型绘制软件构建所述悬桥的几何模型，从3D模型绘制文件导出使用三维笛卡尔坐标系的STL文件，当保存STL文件之后，几何模型中的所有表面和曲线都会被转换成网格，网格一般由一系列的三角形组成，代表着器件原型中的精确几何含义。将STL文件导入3D模型设计软件中，结合需要打印的零件对修复模型，判断零件悬桥的跨度是否满足打印要求，在器件的悬桥部位添加圆角，减小待打印器件的开裂风险。
基于同样的思路，本发明提供一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的装置，如图4所示，该装置包括：
分区模块401，用于利用分区软件对高温合金材质的悬桥进行分区，获得所述悬桥的实体区域和悬空区域；
实体区域信息获取模块402，用于获得所述实体区域的实体能量密度和实体打印参数；
悬空区域信息获取模块403，用于根据所述实体能量密度，设置所述悬空区域的悬空能量密度；所述悬空能量密度是所述实体能量密度的预设倍数；确定所述悬空区域的部分悬空打印参数；采用能量密度公式，基于所述悬空能量密度以及部分悬空打印参数，得到所述悬空区域的全部悬空打印参数；全部所述悬空打印参数包括悬空激光功率、悬空扫描线间距、悬空扫描速度以及悬空扫描层厚；
打印模块404，用于基于所述实体打印参数和所述悬空打印参数，利用所述选区激光熔化设备打印所述悬桥。
可选的，悬空能量密度设置为所述实体能量密度的2-2.5倍。
可选的，悬空区域信息获取模块403，包括：
部分打印参数确定单元，用于确定所述悬空激光功率、所述悬空扫描线间距、所述悬空扫描速度或所述悬空扫描层厚中的任意三个数值；
全部打印参数获得单元，用于采用能量密度公式，基于所述悬空能量密度，计算所述悬空打印参数中的未知数值，得到所述悬空区域的全部悬空打印参数。
可选的，悬空区域信息获取模块403，包括：
部分打印参数选取单元，用于设置所述悬空激光功率小于200瓦，设置所述悬空扫描线间距为0.025～0.04毫米，设置所述悬空扫描速度为300～600毫米每秒，设置所述悬空扫描层厚为20～80微米，设置所述悬空扫描策略为按照无图案的方式对高温合金粉末进行整体熔化；
全部打印参数计算单元，用于选取所述激光功率、所述扫描间距、所述扫描层厚和所述扫描策略，基于所述悬空能量密度，根据所述能量密度公式计算所述扫描速度，得到所述悬空打印参数。
可选的，图4中的装置还包括：
三维数学模型构建模块，用于获取所述悬桥的几何参数，构建所述悬桥的三维数学模型；
切片文件获取模块，用于设置切片参数，利用分层软件对所述三维数学模型进行水平分层切片，获得所述器件的切片文件；所述切片参数包括悬空面层数和重叠长度；所述切片文件包括所述器件的多个水平方向的切面图；将所述切片文件导入所述选区激光熔化设备。
可选的，打印模块404，包括：
切片文件打印单元，用于将所述实体区域的打印参数和所述悬空区域的打印参数输入到选区激光熔化设备中，利用所述选区激光熔化设备扫描所述切面图，在打印底板上打印所述悬桥。
可选的，切片文件获取模块，包括：
切片参数获取单元，用于所述切片参数中所述悬空面层数为2层，所述切片参数所述重叠长度为0.5-2毫米；所述悬空面为所述悬桥靠近所述打印底板的一面；所述重叠长度为所述悬空区域与实体区域构成的重叠区域的长度。
可选的，三维数学模型构建模块，包括：
几何模型获取单元，用于基于所述悬桥的几何参数，利用3D模型绘制软件构建所述悬桥的几何模型；
三维数学模型获取单元，用于基于所述几何模型，利用3D模型设计软件对所述几何模型添加圆角，得到所述三维数学模型。
基于同样的思路，本发明提供一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的设备，如图5所示，该设备包括：
处理器以及与处理器耦合的通信接口；所述处理器用于运行计算机程序或指令，以实现上述一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法。
如图5所示，上述处理器可以是一个通用中央处理器(central processing unit，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。上述通信接口可以为一个或多个。通信接口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。
如图5所示，上述终端设备还可以包括通信线路。通信线路可包括一通路，在上述组件之间传送信息。
可选的，如图5所示，该终端设备还可以包括存储器。存储器用于存储执行本发明方案的计算机执行指令，并由处理器来控制执行。处理器用于执行存储器中存储的计算机执行指令，从而实现本发明实施例提供的方法。
在具体实现中，作为一种实施例，如图5所示，处理器可以包括一个或多个CPU，如图5中的CPU0和CPU1。
在具体实现中，作为一种实施例，如图5所示，终端设备可以包括多个处理器，如图5中的处理器。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。
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。
上述主要从各个模块交互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，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。
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)
1.一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法，其特征在于，包括：
利用分区软件对高温合金材质的悬桥进行分区，获得所述悬桥的实体区域和悬空区域；
获得所述实体区域的实体能量密度和实体打印参数；
根据所述实体能量密度，设置所述悬空区域的悬空能量密度；所述悬空能量密度是所述实体能量密度的预设倍数；
确定所述悬空区域的部分悬空打印参数；
采用能量密度公式，基于所述悬空能量密度以及部分悬空打印参数，得到所述悬空区域的全部悬空打印参数；全部所述悬空打印参数包括悬空激光功率、悬空扫描线间距、悬空扫描速度以及悬空扫描层厚；
基于所述实体打印参数和所述悬空打印参数，利用所述选区激光熔化设备打印所述悬桥。
2.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法，其特征在于，所述悬空能量密度设置为所述实体能量密度的2-2.5倍。
3.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法，其特征在于，所述确定所述悬空区域的部分悬空打印参数；采用能量密度公式，基于所述悬空能量密度以及部分悬空打印参数，得到所述悬空区域的全部悬空打印参数，包括：
确定所述悬空激光功率、所述悬空扫描线间距、所述悬空扫描速度或所述悬空扫描层厚中的任意三个数值，采用能量密度公式，基于所述悬空能量密度，计算所述悬空打印参数中的未知数值，得到所述悬空区域的全部悬空打印参数。
4.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法，其特征在于，所述基于所述悬空能量密度，根据能量密度公式计算所述悬空区域的悬空打印参数，包括：
设置所述悬空激光功率小于200瓦，设置所述悬空扫描线间距为0.025～0.04毫米，设置所述悬空扫描速度为300～600毫米每秒，设置所述悬空扫描层厚为20～80微米，设置悬空扫描策略为按照无图案的方式对高温合金粉末进行整体熔化；
选取所述悬空激光功率、所述悬空扫描线间距、所述悬空扫描层厚和所述悬空扫描策略，基于所述悬空能量密度，根据所述能量密度公式计算所述扫描速度，得到所述悬空打印参数。
5.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法，其特征在于，所述利用所述选区激光熔化设备打印所述悬桥之前，还包括：
获取所述悬桥的几何参数，构建所述悬桥的三维数学模型；
设置切片参数，利用分层软件对所述三维数学模型进行水平分层切片，获得所述悬桥的切片文件；所述切片参数包括悬空面的层数和重叠长度；所述切片文件包括所述悬桥的多个水平方向的切面图；
将所述切片文件导入所述选区激光熔化设备。
6.根据权利要求5所述的一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法，其特征在于，所述基于所述实体打印参数和所述悬空打印参数，利用所述选区激光熔化设备打印所述悬桥，包括：
将所述实体区域的打印参数和所述悬空区域的打印参数输入到选区激光熔化设备中，利用所述选区激光熔化设备扫描所述切面图，在打印底板上打印所述悬桥。
7.根据权利要求6所述的一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法，其特征在于，所述切片参数中所述悬空面的层数为2层，所述切片参数中所述悬空面的重叠长度为0.5-2毫米；所述悬空面为所述悬桥靠近所述打印底板的一面；所述重叠长度为所述悬空区域与实体区域构成的重叠区域的长度。
8.根据权利要求5所述的一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法，其特征在于，所述获取所述悬桥的几何参数，构建所述悬桥的三维数学模型，包括：
基于所述悬桥的几何参数，利用3D模型绘制软件构建所述悬桥的几何模型；
基于所述几何模型，利用3D模型设计软件对所述几何模型添加圆角，得到所述三维数学模型。
9.一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的装置，其特征在于，包括：
分区模块，用于利用分区软件对高温合金材质的悬桥进行分区，获得所述悬桥的实体区域和悬空区域；
实体区域信息获取模块，用于获得所述实体区域的实体能量密度和实体打印参数；
悬空区域信息获取模块，用于根据所述实体能量密度，设置所述悬空区域的悬空能量密度；所述悬空能量密度是所述实体能量密度的预设倍数；确定所述悬空区域的部分悬空打印参数；采用能量密度公式，基于所述悬空能量密度以及部分悬空打印参数，得到所述悬空区域的全部悬空打印参数；全部所述悬空打印参数包括悬空激光功率、悬空扫描线间距、悬空扫描速度以及悬空扫描层厚；
打印模块，用于基于所述实体打印参数和所述悬空打印参数，利用所述选区激光熔化设备打印所述悬桥。
10.一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的设备，其特征在于，包括：
处理器以及与处理器耦合的通信接口；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1-8任一项所述一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311045337.XA CN117182104A (zh) | 2023-08-18 | 2023-08-18 | 一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法、装置及设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311045337.XA CN117182104A (zh) | 2023-08-18 | 2023-08-18 | 一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法、装置及设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117182104A true CN117182104A (zh) | 2023-12-08 |
Family
ID=88989657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311045337.XA Pending CN117182104A (zh) | 2023-08-18 | 2023-08-18 | 一种选区激光熔化制作高温合金悬桥的方法、装置及设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117182104A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118107179A (zh) * | 2024-04-19 | 2024-05-31 | 西安赛隆增材技术股份有限公司 | 一种无支撑3d打印制造三维物体的方法及装置 |
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2023
- 2023-08-18 CN CN202311045337.XA patent/CN117182104A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118107179A (zh) * | 2024-04-19 | 2024-05-31 | 西安赛隆增材技术股份有限公司 | 一种无支撑3d打印制造三维物体的方法及装置 |
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