RU2805914C1

RU2805914C1 - Method for preliminary formation of non-formation defect by controlling lmd process in additive production of metal parts

Info

Publication number: RU2805914C1
Application number: RU2022118200A
Authority: RU
Inventors: Цзюнь ФУ; Лимин ЛЭЙ; Яли ЛИ; Синьминь ЧЖОУ; Синь ФУ
Original assignee: Аесс Шанхай Кемешл Эйркрафт Энджин Мэньюфэкчуринг Ко., Лтд.; Аесс Кемешл Эйркрафт Энджин Ко., Лтд.
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2023-10-24

Abstract

FIELD: manufacturing of metal parts.

SUBSTANCE: invention relates to a method for pre-forming a non-fusion defect by controlling the LMD process in the additive manufacturing of metal parts. The method comprises: obtaining a model containing a moulding zone and a zone of pre-formed defects, which has a predetermined defect. According to the method, the process of layer-by-layer cutting is carried out on the model. For each deposition layer of a preformed defect zone, a predetermined defect has a maximum size a0 in the perpendicular direction. For the moulding zone, a moulding process is carried out under predetermined moulding process parameters of the LMD process. For the zone of pre-formed defects, the control of the moulding process parameters is carried out as follows: for each deposition layer, when a0<D, in relation to the moulding zone, the scanning step between the moulding paths and the powder feed rate in the deposition layer are changed, thus carrying out the preliminary formation of a non-fusion defect. For each deposition layer, when a0≥D, with respect to the moulding zone, the laser energy input in the deposition layer is reduced, thereby preforming a non-fusion defect; where D is the diameter of the laser spot in the deposition layer of the zone of pre-formed defects.

EFFECT: method makes it possible to pre-fabricate a non-fusion defect in any position.

8 cl, 10 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

Настоящее изобретение относится к способу предварительного формирования дефекта несплавления посредством управления процессом осаждения путем лазерного плавления (LMD) при аддитивном производстве металлических деталей. The present invention relates to a method for pre-forming a non-fusion defect by controlling a laser melting deposition (LMD) process in the additive manufacturing of metal parts.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART

Технология аддитивного производства (AM) постепенно совершенствуется и находит все более широкое применение в таких областях, как аэрокосмическая, консервативное лечение, автомобилестроение и ядерная энергетика. Технология LMD (например, посредством синхронной подачи порошка) является обычной технологией AM. Эта технология транспортирует и собирает сферический порошок носителем порошка, и использует лазерный пучок высокой энергии для плавления синхронно транспортируемого и собранного металлического порошка для формирования движущейся неустойчивой металлической ванны расплава. Малая ванна расплава быстро отвердевает при высоком температурном градиенте, плавится и накапливается слой за слоем и, наконец, формирует твердую деталь. В общем случае, он пригоден для экономичного и короткоциклового быстрого формования больших и сложных металлических структурных экземпляров в оборудовании аэрокосмической обороны, или быстрого восстановления компонентов с высокой добавочной стоимостью, например, системы монтажа авиационного двигателя, задней платформы, монолитного облопаченного диска, лопатки турбины и других компонентов.Additive manufacturing (AM) technology is gradually improving and is increasingly used in areas such as aerospace, medical treatment, automotive and nuclear energy. LMD technology (eg via synchronous powder feeding) is a conventional AM technology. This technology transports and collects spherical powder by a powder carrier, and uses a high energy laser beam to melt synchronously transported and collected metal powder to form a moving unstable metal melt pool. The small melt pool quickly solidifies under a high temperature gradient, melts and accumulates layer by layer, and finally forms a solid part. In general, it is suitable for the economical and short cycle rapid forming of large and complex metal structural parts in aerospace defense equipment, or the rapid remanufacturing of high value added components such as aircraft engine mounting system, rear platform, monolithic bladed disk, turbine blade and others components.

Процесс формования/восстановления металлических изделий методом LMD предусматривает многополевое сопряжение, например, поля температуры и поля напряжения. Это сложный неравновесный процесс отвердевания. Существует ряд неустойчивых факторов, приводящих к неизбежной генерации дефектов разных типов и размеров. Обычно присутствуют поры, трещины и несплавления и т.д.The process of forming/restoring metal products using the LMD method involves multi-field coupling, for example, temperature fields and voltage fields. This is a complex nonequilibrium solidification process. There are a number of unstable factors leading to the inevitable generation of defects of various types and sizes. Usually there are pores, cracks and lack of fusion, etc.

В качестве типичного дефекта формируется дефект несплавления, когда металлические материалы не плавятся и не связываются друг с другом. В процессе производства или восстановления AM, слабое соединение внахлестку между проходами или слоями ванны расплава, или стык пограничного слоя восстановления, оба легко вызывают дефект несплавления или неполного сплавления. Концентрация напряжений в позиции дефекта сравнительно велика, и повреждение близко к растрескиванию. Механические свойства материала будут значительно ухудшаться, что серьезно влияет на срок службы компонентов.As a typical defect, a non-fusion defect is formed when metallic materials do not melt and bond with each other. In the AM manufacturing or remanufacturing process, a weak lap joint between passes or melt pool layers, or a refurbishment boundary layer joint, both easily cause non-fusion or incomplete fusion defect. The stress concentration at the defect position is relatively high, and the damage is close to cracking. The mechanical properties of the material will be significantly degraded, which seriously affects the service life of the components.

В силу анизотропии структуры и свойств, AM-детали отличаются от традиционных деталей, сформированных методом литья, ковки, сварки и т.д., и в результате дефекты несплавления также различаются. По сравнению с традиционными деталями, существуют проблемы, например, разная обнаружение точность, плохая доступность и большая слепая зона обнаружения. Поэтому существующие способы обнаружения и оценивания дефектов в основном не применимы к AM-деталям. Поэтому подготовка стандартных AM-блоков, дефектных образцов или дефектных деталей с искусственными дефектами позволяет не только подготавливаться к точному неразрушающему испытанию на наличие дефектов, но и точно проводить качественное и количественное исследование на дефектах, генерируемых в AM, точно имитировать влияние дефектов разных типов или размеров на механические свойства экземпляров AM-формования, и дополнительно исследовать и проверять влияние дефектов на надежность AM-деталей. Это имеет большое значение для применения AM-деталей, например, в аэрокосмической области.Due to the anisotropy of structure and properties, AM parts are different from traditional parts formed by casting, forging, welding, etc., and as a result, non-fusion defects are also different. Compared with traditional parts, there are problems such as variable detection accuracy, poor accessibility and large detection blind zone. Therefore, existing defect detection and evaluation methods are generally not applicable to AM parts. Therefore, the preparation of standard AM blocks, defective samples or defective parts with artificial defects allows not only to prepare for accurate non-destructive testing for defects, but also to accurately conduct qualitative and quantitative research on defects generated in AM, accurately simulating the effect of defects of different types or sizes on the mechanical properties of AM-molded specimens, and further investigate and verify the effect of defects on the reliability of AM parts. This is of great importance for the application of AM parts, for example in the aerospace field.

Для подготовки металлических деталей с дефектами несплавления, в настоящее время используются два основных способа. Первый способ предусматривает создание дефектов несплавления определенного размера путем управления процессом сварки. Второй способ предусматривает непосредственное построение контура дефектов несплавления с использованием избирательного лазерного плавления (SLM) и непосредственное формирование деталей с дефектами несплавления внутри. Подготовка образцов с дефектами несплавления первым способом повреждает структуру и свойства образцов в той или иной степени, и не может эффективно имитировать характеристики дефектов несплавления, генерируемых в фактическом процессе производства детали. Дефекты несплавления, подготовленные вторым способом в общем случае, не имеют непрерывной структуры, и применяются только для частичных дефектов несплавления. Это не позволяет полностью имитировать характеристики дефектов несплавления, генерируемых в фактическом процессе производства детали. В то же время, при малом размере, она легко наполняется расплавленным металлом на граничном контуре, и дефект не допускает формовки.To prepare metal parts with non-fusion defects, two main methods are currently used. The first method involves creating non-fusion defects of a certain size by controlling the welding process. The second method involves directly contouring non-fusion defects using selective laser melting (SLM) and directly forming parts with non-fusion defects inside. Preparing samples with non-fusion defects in the first way damages the structure and properties of the samples to varying degrees, and cannot effectively simulate the characteristics of non-fusion defects generated in the actual production process of the part. In general, non-fusion defects prepared by the second method do not have a continuous structure and are used only for partial non-fusion defects. This does not allow the characteristics of non-fusion defects generated in the actual part production process to be fully simulated. At the same time, with a small size, it is easily filled with molten metal at the boundary contour, and the defect does not allow molding.

Оба вышеупомянутых способа не позволяют точно имитировать характеристики дефектов несплавления в процессе отвердевания детали, не позволяют точно представлять структурные характеристики в дефектах несплавления и не позволяют точно и эффективно оценивать соотношение между дефектами и влиянием на механические свойства, и соотношение между дефектами и надежностью детали. В настоящее время, способы и подходы подготовки типичных искусственных дефектов в аддитивном производстве металлических деталей для формования/восстановления все еще не достигли совершенства. Настоящее изобретение предусматривает способ управления дефектами несплавления в компонентах авиационного двигателя, выполненных из сплава методом LMD.Both of the above methods cannot accurately simulate the characteristics of non-fusion defects during the solidification process of a part, cannot accurately represent the structural characteristics in non-fusion defects, and cannot accurately and effectively evaluate the relationship between defects and the effect on mechanical properties, and the relationship between defects and the reliability of the part. Currently, methods and approaches for preparing typical artificial defects in the additive manufacturing of metal parts for molding/remanufacturing have still not reached perfection. The present invention provides a method for managing non-fusion defects in aircraft engine components made from an alloy by LMD.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа предварительного формирования дефекта несплавления путем управления процессом LMD.An object of the present invention is to provide a method for pre-forming a non-fusion defect by controlling an LMD process.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение способа предварительного формирования дефекта несплавления, согласно которому заранее сформированные дефекты несплавления могут имитировать дефекты, генерируемые в фактическом процессе отвердевания, и могут удерживать непрерывные и полные характеристики структуры на дефекте.Another object of the present invention is to provide a method for pre-forming a non-fusion defect, whereby the pre-formed non-fusion defects can simulate defects generated in an actual solidification process and can maintain continuous and complete structure characteristics on the defect.

Настоящее изобретение предусматривает способ предварительного формирования дефекта несплавления путем управления процессом LMD, включающий: получение модели, содержащий зону формования и зону заранее сформированных дефектов, которая имеет заранее заданный дефект; осуществление процесса послойного нарезания на модели, причем для каждого слоя осаждения зоны заранее сформированных дефектов заранее заданный дефект имеет максимальный размер a0 в перпендикулярном направлении, которое перпендикулярно направлению лазерного сканирования процесса LMD, при этом a0 принимает значение в диапазоне интервалов, где упомянутый диапазон интервалов является переменным диапазоном размера элемента дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, и где упомянутый размер элемента является максимальным размером дефекта несплавления в перпендикулярном направлении; для зоны формования, осуществляют процесс формования при заранее определенных параметрах процесса формования процесса LMD; для зоны заранее сформированных дефектов, управление параметрами процесса формования следующим образом: для каждого слоя осаждения, когда a0<D, в отношении зоны формования, изменение шага сканирования между путями формования и скорости подачи порошка в слое осаждения, таким образом, осуществляя предварительное формирование дефекта несплавления; для каждого слоя осаждения, когда a0≥D, в отношении зоны формования, снижение подвода энергии лазера в слое осаждения, таким образом, осуществляя предварительное формирование дефекта несплавления; где D - диаметр пятна лазера в слое осаждения зоны заранее сформированных дефектов.The present invention provides a method for preforming a non-fusion defect by controlling an LMD process, including: obtaining a model comprising a forming zone and a preformed defect zone that has a predetermined defect; carrying out a layer-by-layer cutting process on a model, wherein for each deposition layer of a zone of pre-formed defects, a predetermined defect has a maximum size a0 in the perpendicular direction, which is perpendicular to the laser scanning direction of the LMD process, wherein a0 takes a value in a range of intervals, where said range of intervals is variable a range of size of the lack of fusion defect element assumed to be pre-formed, and wherein said element size is the maximum size of the lack of fusion defect in the perpendicular direction; for the molding zone, the molding process is carried out under predetermined molding process parameters of the LMD process; for the pre-formed defect area, control the molding process parameters as follows: for each deposition layer, when a0<D, with respect to the molding zone, change the scanning pitch between the molding paths and the powder feed rate in the deposition layer, thus realizing the pre-formation of the non-fusion defect ; for each deposition layer, when a0≥D, with respect to the forming zone, reducing the input of laser energy in the deposition layer, thus preforming a non-fusion defect; where D is the diameter of the laser spot in the deposition layer of the zone of pre-formed defects.

Согласно варианту осуществления, задается a0=(w1+w2)/2; где w1 и w2 - нижний предел и верхний предел диапазона интервалов, соответственно.According to an embodiment, a0=(w1+w2)/2 is specified; where w1 and w2 are the lower limit and upper limit of the interval range, respectively.

Согласно варианту осуществления, позиция, форма, количество и размер дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, задаются заранее, что позволяет определять позицию, форму, количество и размер зоны заранее сформированных дефектов с заранее заданным дефектом в модели, причем размер дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, содержит размер элемента.According to an embodiment, the position, shape, number and size of a non-fusion defect assumed to be preformed are specified in advance, which allows the position, shape, number and size of a preformed defect zone to be determined with a predetermined defect in the model, wherein the size of the non-fusion defect assumed to be preformed , contains the element's size.

Согласно варианту осуществления, когда a0<D, зона заранее сформированных дефектов содержит k путь формования и (k+1) путь формования, которые соседствуют друг с другом в слое осаждения, заранее заданный дефект располагается между k путем формования и (k+1) путем формования, пути формования на первой стороне заранее заданного дефекта в перпендикулярном направлении являются k путем формования, (k-1) путем формования, (k-2) путем формования, до первого пути формования в следующем, и пути формования на второй стороне заранее заданного дефекта в перпендикулярном направлении являются (k+1) путем формования, (k+2) путем формования, до последнего пути формования в следующем, где k - любое натуральное число, большее 2; и для зоны заранее сформированных дефектов, параметры процесса формования управляются следующим образом: h(k)=a0+D; h(k-1) и h(k+1) задаются заранее равными 20%-80% от D, и при условии, что толщина слоя для слоя осаждения зоны заранее сформированных дефектов остается неизменной, f(k) и f(k+1) соответственно задаются согласно h(k-1) и h(k+1); где h(k-1) - шаг сканирования, сформированный в заранее определенной позиции в слое осаждения между (k-1) путем формования и k путем формования, h(k) - шаг сканирования, сформированный в заранее определенной позиции в слое осаждения между k путем формования и (k+1) путем формования, h(k+1) - шаг сканирования, сформированный в заранее определенной позиции в слое осаждения между (k+1) путем формования и (k+2) путем формования, заранее определенная позиция соответствует максимальному размеру заранее заданного дефекта в слое осаждения, f(k) - скорость подачи порошка, соответствующая k пути формования, и f(k+1) - скорость подачи порошка, соответствующая (k+1) пути формования.According to an embodiment, when a0<D, the predetermined defect area contains k molding path and (k+1) molding path that are adjacent to each other in the deposition layer, the predetermined defect is located between k molding path and (k+1) molding path molding paths, the molding paths on the first side of the predetermined defect in the perpendicular direction are k molding path, (k-1) molding path, (k-2) molding path, to the first molding path in the next, and the molding paths on the second side of the predetermined defect in the perpendicular direction are (k+1) molding path, (k+2) molding path, to the last molding path in the following, where k is any natural number greater than 2; and for the zone of pre-formed defects, the molding process parameters are controlled as follows: h(k)=a0+D; h(k-1) and h(k+1) are set in advance equal to 20%-80% of D, and provided that the layer thickness for the deposition layer of the pre-formed defect zone remains unchanged, f(k) and f(k+ 1) are respectively specified according to h(k-1) and h(k+1); where h(k-1) is the scanning step formed at a predetermined position in the deposition layer between (k-1) molding path and k molding path, h(k) is the scanning step formed at a predetermined position in the deposition layer between k by molding and (k+1) by molding, h(k+1) is a scan step formed at a predetermined position in the deposition layer between (k+1) by molding and (k+2) by molding, the predetermined position corresponds to the maximum size of a predetermined defect in the deposition layer, f(k) is the powder feed rate corresponding to the k molding path, and f(k+1) is the powder feed rate corresponding to the (k+1) molding path.

Согласно варианту осуществления, (k-1) путь формования и (k+2) путь формования располагаются в слое осаждения зоны заранее сформированных дефектов; для зоны заранее сформированных дефектов, параметры процесса формования дополнительно управляются следующим образом: h(k-2)=a*h(k-1); h(k+2)=b*h(k+1); f(k-1)=c*f(k); f(k+2)=d*f(k+1); где a, b, c и d - постоянные, большие 1, h(k-2) - шаг сканирования, сформированный в заранее определенной позиции в слое осаждения между (k-2) путем формования и (k-1) путем формования, h(k+2) - шаг сканирования, сформированный в заранее определенной позиции в слое осаждения между (k+2) путем формования и (k+3) путем формования, f(k-1) - скорость подачи порошка, соответствующая (k-1) пути формования, и f(k+2) - скорость подачи порошка, соответствующая (k+2) пути формования.According to an embodiment, (k-1) the molding path and (k+2) the molding path are located in the deposition layer of the preformed defect zone; for the zone of pre-formed defects, the molding process parameters are additionally controlled as follows: h(k-2)=a*h(k-1); h(k+2)=b*h(k+1); f(k-1)=c*f(k); f(k+2)=d*f(k+1); where a, b, c and d are constants greater than 1, h(k-2) is the scanning step formed at a predetermined position in the deposition layer between (k-2) molding path and (k-1) molding path, h (k+2) is the scanning step formed at a predetermined position in the deposition layer between (k+2) molding path and (k+3) molding path, f(k-1) is the powder feed rate corresponding to (k-1 ) molding path, and f(k+2) is the powder feed rate corresponding to (k+2) molding path.

Согласно варианту осуществления, параметры процесса формования управляются следующим образом: для зоны заранее сформированных дефектов, t0=100-200 мкм, P0=600-1000 Вт, D=0,8-1 мм; где t0 - толщина слоя, и P0 - мощность лазера.According to an embodiment, the molding process parameters are controlled as follows: for the preformed defect zone, t0=100-200 μm, P0=600-1000 W, D=0.8-1 mm; where t0 is the layer thickness, and P0 is the laser power.

Согласно варианту осуществления, когда a0≥D, P2≤0,1*P1 задается; где P2 - мощность лазера, соответствующая зоне заранее сформированных дефектов, и P1 - заранее определенная мощность лазера среди заранее определенных параметров процесса формования, соответствующих зоне формования.According to an embodiment, when a0≥D, P2≤0.1*P1 is set; where P2 is the laser power corresponding to the preformed defect zone, and P1 is the predetermined laser power among the predetermined molding process parameters corresponding to the molding zone.

Согласно варианту осуществления, процесс LMD применяет синхронный режим подачи порошка.According to an embodiment, the LMD process employs a synchronous powder feeding mode.

Вышеописанный способ позволяет предварительно изготавливать дефекты несплавления в экземплярах LMD-формования путем управления процессом LMD. Управляя параметрами процесса формования, дефекты несплавления соответствующего размера можно подготавливать в указанной позиции, и можно получать дефекты несплавления, что значительно упрощает текущее предварительное формирование дефектов несплавления. Вышеописанный способ позволяет не только изготавливать дефекты несплавления, создаваемый в фактическом процессе отвердевания, но и удерживать непрерывные и полные характеристики структуры на дефекте несплавления.The above-described method allows non-fusion defects to be prefabricated in LMD molding specimens by controlling the LMD process. By controlling the molding process parameters, non-fusion defects of appropriate size can be prepared at a specified position, and non-fusion defects can be obtained, which greatly simplifies the current pre-formation of non-fusion defects. The above-described method can not only produce the non-fusion defects created in the actual solidification process, but also maintain continuous and complete structure characteristics on the non-fusion defect.

Вышеописанный способ также осуществляет предварительное формирование дефектов с использованием разные предложения управления согласно разным размерам дефектов. При малом размере дефекта, дефект заранее изготавливается путем управления прокладкой путей и скоростью подачи порошка, и при большом размере дефекта, дефект заранее изготавливается путем снижения мощности лазера.The above method also performs defect pre-generation using different control proposals according to different defect sizes. When the defect size is small, the defect is prefabricated by controlling the pathing and powder feeding speed, and when the defect size is large, the defect is prefabricated by reducing the laser power.

Использование вышеописанного способа для предварительного формирования дефектов несплавления помогает точно анализировать реальное соответствие между LMD-дефектами несплавления и сигналами неразрушающего испытания, и может объединяться с результатами оценивания частичного исполнения для фактического анализа и исследования соотношения между дефектами несплавления и частичным исполнением, и дополнительно анализа соотношения между дефектами несплавления и надежностью AM-деталей.Using the above method to pre-generate non-fusion defects helps accurately analyze the actual correspondence between LMD non-fusion defects and non-destructive test signals, and can be combined with partial performance evaluation results to actually analyze and investigate the relationship between non-fusion defects and partial performance, and further analyze the relationship between defects non-fusion and reliability of AM parts.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Вышеупомянутые и другие признаки, свойства и преимущества настоящего изобретения явствуют из нижеследующего описания совместно с прилагаемыми чертежами и вариантами осуществления, где:The above and other features, properties and advantages of the present invention will appear from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings and embodiments, wherein:

фиг.1 - блок-схема операций, демонстрирующая иллюстративные этапы способа согласно настоящему изобретению.FIG. 1 is a flowchart showing illustrative steps of a method according to the present invention.

Фиг.2 - модельная схема согласно первому примеру.Fig. 2 is a model diagram according to the first example.

Фиг.3 - схема слоя осаждения согласно первому примеру.Fig. 3 is a diagram of a deposition layer according to the first example.

Фиг.4 - топографический вид полированного состояния согласно первому примеру.FIG. 4 is a topographical view of the polished state according to the first example.

Фиг.5 - модельная схема согласно второму примеру.Fig. 5 is a model diagram according to the second example.

Фиг.6 - схема слоя осаждения согласно второму примеру.Fig. 6 is a diagram of a deposition layer according to the second example.

Фиг.7 - топографический вид полированного состояния согласно второму примеру.FIG. 7 is a topographical view of the polished state according to the second example.

Фиг.8 - модельная схема согласно третьему примеру.Fig. 8 is a model diagram according to the third example.

Фиг.9 - схема слоя осаждения согласно третьему примеру.Fig. 9 is a diagram of a deposition layer according to the third example.

Фиг.10 - топографический вид полированного состояния согласно третьему примеру. Fig. 10 is a topographical view of the polished state according to the third example.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF IMPLEMENTATION OPTIONS

Настоящее изобретение будет дополнительно описано ниже в связи с конкретными вариантами осуществления и прилагаемыми чертежами. Дополнительные подробности изложены в нижеследующем описании для облегчения полного понимания настоящего изобретения, но очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано многими другими путями, которые отличаются от описанных здесь. Специалисты в данной области техники могут предложить аналогичные расширения и сокращения согласно фактической ситуации применения, не выходя за рамки сущности настоящего изобретения. Поэтому содержание этого конкретного варианта осуществления не должно ограничивать объем защиты настоящего изобретения.The present invention will be further described below in connection with specific embodiments and the accompanying drawings. Additional details are set forth in the following description to facilitate a thorough understanding of the present invention, but it will be appreciated that the present invention can be practiced in many other ways than those described herein. Those skilled in the art can suggest similar extensions and abbreviations according to the actual application situation without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the contents of this particular embodiment should not limit the scope of protection of the present invention.

Например, первый элемент, сформированный на или выше второго элемента, описанного ниже в описании изобретения, может включать в себя вариант осуществления, в котором первый элемент и второй элемент формируются в прямом соединении, и также может включать в себя вариант осуществления, в котором дополнительные элементы формируются между первым элементом и вторым элементом, вследствие чего между первым элементом и вторым элементом не может существовать прямого соединения. Дополнительно, когда первый элемент описан как соединенный или объединенный со вторым элементом, описание включает в себя вариант осуществления, где первый элемент и второй элемент соединены или объединены друг с другом напрямую, и также включает в себя вариант осуществления, где добавлены один или более других промежуточных элементов для непрямого соединения или связывания друг с другом первого элемента и второго элемента.For example, a first element formed on or above a second element described below in the specification may include an embodiment in which the first element and the second element are formed in direct connection, and may also include an embodiment in which additional elements are formed between the first element and the second element, as a result of which a direct connection cannot exist between the first element and the second element. Additionally, when the first element is described as being connected or combined with a second element, the description includes an embodiment where the first element and the second element are connected or combined with each other directly, and also includes an embodiment where one or more other intermediate elements are added elements for indirectly connecting or linking together the first element and the second element.

Настоящее изобретение предусматривает способ предварительного формирования дефекта несплавления путем управления процессом LMD. Процесс LMD может применять синхронный режим подачи порошка, как показано в следующих примерах с первого по третий. Синхронная подача порошка означает, что лазерное сканирование и подача металлического порошка осуществляются одновременно, и металлический порошок может подаваться в позицию лазерного сканирования в реальном времени для формирования движущейся металлической ванны расплава. Способ в настоящем изобретении будет описан ниже со ссылкой на фиг.1-10.The present invention provides a method for pre-forming a non-fusion defect by controlling an LMD process. The LMD process can employ a synchronous powder feeding mode, as shown in the following examples one through three. Synchronous powder feeding means that laser scanning and metal powder feeding are carried out simultaneously, and the metal powder can be fed to the laser scanning position in real time to form a moving metal melt pool. The method in the present invention will be described below with reference to FIGS. 1-10.

На этапе S1 получается модель 10, содержащая зону 1 формования и зону 2 заранее сформированных дефектов.In step S1, a model 10 is obtained containing a molding zone 1 and a preformed defect zone 2.

Зона 2 заранее сформированных дефектов имеет заранее заданный дефект 3. Например, посредством программного обеспечения 3D-моделирования, например, UG, CAD и т.д., модель аддитивно сформированной детали для формования или восстановления делится на зону 1 формования и зону 2 заранее сформированных дефектов с заранее заданным дефектом 3, в результате чего получается модель 10 с зоной 1 формования и зоной 2 заранее сформированных дефектов.Pre-formed defect zone 2 has a pre-defined defect 3. For example, through 3D modeling software such as UG, CAD, etc., the model of the additively formed part for molding or remanufacturing is divided into molding zone 1 and pre-formed defect zone 2 with a predetermined defect 3, resulting in a model 10 with a molding zone 1 and a preformed defect zone 2.

В следующих примерах, на этапе S1, позиция, форма, количество и размер дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, задаются заранее, что позволяет определять позицию, форму, количество и размер зоны 2 заранее сформированных дефектов с заранее заданным дефектом 3 в модели 10. При этом размер дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, содержит максимальный размер в перпендикулярном направлении SD2, описанном ниже.In the following examples, in step S1, the position, shape, number and size of the non-fusion defect assumed to be pre-formed are set in advance, which allows the position, shape, number and size of the pre-formed defect zone 2 to be determined with the pre-defined defect 3 in the model 10. When here, the size of the non-fusion defect assumed to be pre-formed contains a maximum size in the perpendicular direction SD2 described below.

На этапе S2 осуществляется процесс послойного нарезания на модели 10.At step S2, the layer-by-layer cutting process is carried out on model 10.

Для каждого слоя 4 осаждения зоны 2 заранее сформированных дефектов, заранее заданный дефект 3 имеет максимальный размер a0 в перпендикулярном направлении SD2, причем перпендикулярное направление SD2 перпендикулярно направлению SD1 лазерного сканирования процесса LMD.For each deposition layer 4 of the preformed defect zone 2, the predetermined defect 3 has a maximum size a0 in the perpendicular direction SD2, and the perpendicular direction SD2 is perpendicular to the laser scanning direction SD1 of the LMD process.

a0 может принимать значение в диапазоне интервалов, и диапазон интервалов является переменным диапазоном максимального размера дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, в перпендикулярном направлении SD2. Другими словами, вышеупомянутый диапазон интервалов имеет нижний предел w1 и верхний предел w2, то есть максимальный размер дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, в перпендикулярном направлении SD2 может изменяться между нижним пределом w1 и верхним пределом w2, и a0 может принимать значение между нижним пределом w1 и верхним пределом w2. Предварительное задание a0 может осуществляться в процессе моделирования на этапе S1. Для разных осаждаемых слоев 4, a0 может различаться.a0 may take on a value in a range of intervals, and the range of intervals is a variable range of the maximum size of a non-fusion defect assumed to be preformed in the perpendicular direction SD2. In other words, the above interval range has a lower limit w1 and an upper limit w2, that is, the maximum size of the non-fusion defect assumed to be pre-formed in the perpendicular direction SD2 can vary between the lower limit w1 and the upper limit w2, and a0 can take a value between the lower limit w1 and the upper limit w2. The preliminary setting of a0 can be carried out during the modeling process at stage S1. For different deposited layers 4, a0 may vary.

Дефект несплавления представляет собой дефект неправильной формы, который трудно охарактеризовать одним размером. Однако, чтобы предварительно изготовить или получить определенный дефект несплавления, необходимо описать и измерить размер дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным. В настоящем изобретении, максимальный размер дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, в перпендикулярном направлении SD2 берется в качестве размера элемента, что позволяет измерять или характеризовать размерами дефект несплавления, предполагаемый заранее сформированным. Предполагаемый размер элемента в общем случае имеет неопределенное значение или переменный диапазон. Поэтому, задавая максимальный размер a0 заранее заданного дефекта 3 в перпендикулярном направлении SD2 и указывая значение в вышеупомянутом переменном диапазоне или диапазон интервалов соответственно, легко получать дефект несплавления соответствующего размера.A lack of fusion defect is an irregularly shaped defect that is difficult to characterize by size alone. However, in order to prefabricate or obtain a specific non-fusion defect, it is necessary to describe and measure the size of the non-fusion defect assumed to be preformed. In the present invention, the maximum size of the non-fusion defect assumed to be preformed in the perpendicular direction SD2 is taken as the feature size, which makes it possible to measure or characterize the size of the lack of fusion defect assumed to be preformed. The estimated element size is generally undefined or has a variable range. Therefore, by specifying the maximum size a0 of the predetermined defect 3 in the perpendicular direction SD2 and specifying a value in the above-mentioned variable range or interval range, respectively, it is easy to obtain a lack of fusion defect of the corresponding size.

Например, a0 может принимать значение нижнего предела w1 или верхнего предела w2. Предпочтительно, a0 является средним значением нижнего предела w1 и верхнего предела w2 вышеупомянутого диапазона интервалов, то есть, a0=(w1+w2)/2.For example, a0 can take the value of the lower limit w1 or the upper limit w2. Preferably, a0 is the average value of the lower limit w1 and the upper limit w2 of the above interval range, that is, a0=(w1+w2)/2.

Когда в качестве примера a0 является нижним пределом w1 или верхним пределом w2, необходимо рассматривать пошаговое проектирование, при предварительном формировании дефекта несплавления согласно нижнему пределу w1 или верхнему пределу w2, и размер элемента дефекта несплавления, фактически заранее сформированного, должен иметь возможность изменяться в определенном диапазоне. Если нижний предел w1 берется для предварительного формирования дефекта несплавления, вероятно, произойдет так, что размер фактически полученного дефекта несплавления мал и даже меньше, чем вышеупомянутый диапазон интервалов. Если верхний предел w2 берется для предварительного формирования дефекта несплавления, вероятно, произойдет так, что размер фактически полученного дефекта несплавления велик и даже больше, чем вышеупомянутый диапазон интервалов. Это фактически затрудняет точное управление размером фактически полученного дефекта несплавления.When a0 is the lower limit of w1 or the upper limit of w2 as an example, it is necessary to consider step-by-step design, while pre-forming the lack of fusion defect according to the lower limit of w1 or the upper limit of w2, and the element size of the lack of fusion defect actually pre-formed should be able to vary within a certain range . If the lower limit w1 is taken to preform the lack of fusion defect, it is likely to happen that the size of the actually obtained lack of fusion defect is small and even smaller than the above-mentioned range of intervals. If the upper limit w2 is taken to preform the lack of fusion defect, it is likely to happen that the size of the actually obtained lack of fusion defect is large and even larger than the above-mentioned range of intervals. This actually makes it difficult to accurately control the size of the actual resulting non-fusion defect.

По сравнению со случаем, когда a0 принимает значение нижнего предела w1 или верхнего предела w2, когда a0 принимает среднее значение нижнего предела w1 и верхнего предела w2 (или a0=(w1+w2)/2), и характеризует размер заранее заданного дефекта 3, размер фактически полученного дефекта несплавления имеет пространство для изменения вверх и вниз в вышеупомянутом диапазоне интервалов, благодаря чему, вероятность того, что фактически полученный дефект несплавления располагается в предположительно полученном переменном диапазоне, значительно увеличивается. При этом, поскольку дефект несплавления имеет неправильную форму, размер фактически заранее сформированного дефекта несплавления имеет большее пространство изменения, что может увеличивать квалифицированную скорость в размере дефекта, повышать частоту успехов предварительного формирования экземпляра LMD-формования с дефектами несплавления, и увеличивать скорость обнаружения неразрушающего испытание на наличие дефектов. Затем задание параметров процесса формования, например, процесса прокладки путей, может осуществляться на модели 10.Compared with the case where a0 takes the value of the lower limit w1 or the upper limit w2, when a0 takes the average value of the lower limit w1 and the upper limit w2 (or a0=(w1+w2)/2), and characterizes the size of the predetermined defect 3, the size of the actually obtained non-fusion defect has room to vary up and down in the above-mentioned range of intervals, whereby the probability that the actually obtained non-fusion defect is located in the supposedly obtained variable range is greatly increased. At the same time, since the non-fusion defect has an irregular shape, the size of the actually pre-formed non-fusion defect has a larger variation space, which can increase the qualified speed in the defect size, increase the success rate of pre-forming the LMD molding specimen with non-fusion defects, and increase the detection speed of non-destructive testing for presence of defects. Then setting the parameters of the molding process, for example, the track laying process, can be carried out on the model 10.

На этапе S31, для зоны 1 формования, процесс формования осуществляется при заранее определенных параметрах процесса формования процесса LMD.In step S31, for the molding zone 1, the molding process is carried out under predetermined molding process parameters of the LMD process.

"Заранее определенные параметры процесса формования" могут быть традиционными, нормальными или стандартными параметрами процесса формования (содержащими мощность лазера, шаг сканирования, скорость подачи порошка, путь формования и т.д.), таким образом, что зона 1 формования является плотно металлургически связанной, и дефекты, например, дефекты несплавления, минимизируются по мере возможности. Употребляемое здесь выражение "заранее определенный ..." (например, заранее определенная мощность лазера, заранее определенный шаг сканирования, заранее определенная скорость подачи порошка, заранее определенный путь формования и т.д.) относится к заранее определенному параметру процесса формования, применяемого для зоны 1 формования.The "predetermined molding process parameters" may be conventional, normal or standard molding process parameters (comprising laser power, scanning pitch, powder feed rate, molding path, etc.), such that the molding zone 1 is tightly metallurgically bonded, and defects, such as lack of fusion, are minimized as much as possible. As used herein, the expression "predetermined..." (eg, predetermined laser power, predetermined scanning step, predetermined powder feed rate, predetermined molding path, etc.) refers to a predetermined molding process parameter applied to a zone 1 molding.

На этапе S32, для зоны заранее сформированных дефектов, параметры процесса формования управляются следующим образом: когда a0<D, в отношении зоны 1 формования, шаг сканирования между путями формования (содержащий (k-1) путь 51 формования, k путь 50 формования, (k+1) путь 61 формования и т.д., описанные ниже) и скорость подачи порошка изменяются в слое 4 осаждения, таким образом, предварительное формирование дефекта несплавления; когда a0≥D, в отношении зоны 1 формования, подвод энергии лазера снижается в слое 4 осаждения, таким образом, предварительное формирование дефекта несплавления. Где D - диаметр пятна лазера в слое 4 осаждения зоны 2 заранее сформированных дефектов.In step S32, for the preformed defect area, the molding process parameters are controlled as follows: when a0<D, with respect to the molding zone 1, the scan step between molding paths (containing (k-1) molding path 51, k molding path 50, ( k+1) molding path 61, etc. described below) and powder feeding speed are changed in the deposition layer 4, thus pre-forming a non-fusion defect; when a0≥D, with respect to the molding zone 1, the laser energy input is reduced in the deposition layer 4, thus pre-forming a non-fusion defect. Where D is the diameter of the laser spot in layer 4 of deposition of zone 2 of pre-formed defects.

Как описано выше, a0 - максимальный размер заранее заданного дефекта 3 в перпендикулярном направлении SD2, который характеризует размер заранее заданного дефекта 3. a0 задается согласно переменному диапазону максимального размера дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, в перпендикулярном направлении SD2. Поэтому, a0 также характеризует размер дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным. В общем случае, диаметр D пятна является шириной однопроходной ванны расплава на пути лазерного сканирования. Очевидно, что D может различаться для разных осаждаемых слоев.As described above, a0 is the maximum size of the predetermined defect 3 in the perpendicular direction SD2, which characterizes the size of the predetermined defect 3. a0 is set according to the variable range of the maximum size of the lack of fusion defect assumed to be preformed in the perpendicular direction SD2. Therefore, a0 also characterizes the size of a non-fusion defect assumed to be pre-formed. In general, the spot diameter D is the width of the single-pass melt pool along the laser scanning path. Obviously, D may vary for different deposited layers.

Процесс снижения подвода энергии лазера осуществляется с шириной однопроходной ванны расплава на пути лазерного сканирования в качестве единицы. Другими словами, по меньшей мере подвод энергии в ширине однопроходной ванны расплава снижается. То есть, минимальный размер дефекта несплавления, который может быть заранее сформирован путем снижения подвода энергии лазера, равен ширине однопроходной ванны расплава. Поэтому, когда a0<D, практически невозможно предварительно изготавливать дефект несплавления с предполагаемым размером путем снижения подвода энергии лазера.The process of reducing the laser energy input is carried out with the width of the single-pass melt pool along the laser scanning path as a unit. In other words, at least the energy input across the width of the single-pass melt bath is reduced. That is, the minimum size of a non-fusion defect that can be formed in advance by reducing the laser energy input is equal to the width of the single-pass melt pool. Therefore, when a0<D, it is practically impossible to prefabricate a non-fusion defect with the intended size by reducing the laser energy input.

Кроме того, когда дефект несплавления заранее изготавливается путем изменения шага сканирования между путями формования и скорости подачи порошка, полость будет формироваться в зоне, где располагается заранее заданный дефект 3, поскольку LMD-формование будет избегать зоны, где располагается заранее заданный дефект 3. a0<D означает, что в слое 4 осаждения необходимо зарезервировать только полость, меньшую, чем ширина однопроходной ванны расплава. a0≥D означает, что ширина полости зарезервированный в слое 4 осаждения больше ширины однопроходной ванны расплава. Когда ширина полости слишком велика, верхняя часть зоны 3 заранее сформированных дефектов не может быть охвачена соединением внахлестку двухпроходных ванн расплава в зоне 1 формования, или накопление не может происходить в зоне 1 формования. Согласно анализу, когда ширина полости в зоне 2 заранее сформированных дефектов меньше ширины однопроходной ванны расплава, верхняя часть зоны 2 заранее сформированных дефектов может охватываться соединением внахлестку двухпроходных ванн расплава. Напротив, когда ширина полости в зоне 2 заранее сформированных дефектов больше или равна ширине однопроходной ванны расплава, нельзя полностью гарантировать, что охват верхней части зоны 2 заранее сформированных дефектов может достигаться соединением внахлестку двухпроходных ванн расплава, особенно, когда ширина полости гораздо больше ширины однопроходной ванны расплава. Например, когда a0=3D, ширина полости достигает ширины соединения внахлестку многопроходных ванн расплава, и когда полость находится ниже зоны 1 формования, это означает, что не существует зоны под зоной 1 формования, которая поддерживает охват двух- или более-проходных ванн расплава. В это время, если применяется режим синтерирования низкой мощности (то есть, подвод энергии лазера снижается), может поддерживаться охват двух- или более-проходных ванн расплава в верхней части зоны 2 заранее сформированных дефектов, таким образом, достигая предварительного формирования дефектов несплавления.In addition, when a non-fusion defect is prefabricated by changing the scanning pitch between molding paths and the powder feed rate, a cavity will be formed in the area where the predetermined defect 3 is located, since LMD molding will avoid the area where the predetermined defect 3 is located. a0< D means that only a cavity smaller than the width of the single-pass melt pool needs to be reserved in the deposition layer 4. a0≥D means that the width of the cavity reserved in the deposition layer 4 is greater than the width of the single-pass melt bath. When the cavity width is too large, the top of the preformed defect zone 3 cannot be covered by the lap joint of the double-pass melt pools in the molding zone 1, or accumulation cannot occur in the molding zone 1. According to the analysis, when the width of the cavity in the preformed defect zone 2 is smaller than the width of the single-pass melt pool, the upper part of the preformed defect zone 2 can be covered by the lap joint of the double-pass melt pool. On the contrary, when the width of the cavity in the preformed defect zone 2 is greater than or equal to the width of the single-pass melt pool, it cannot be fully guaranteed that coverage of the upper part of the preformed defect zone 2 can be achieved by lap-joining the double-pass melt pools, especially when the width of the cavity is much larger than the width of the single-pass melt pool melt. For example, when a0=3D, the width of the cavity reaches the lap joint width of the multi-pass melt baths, and when the cavity is below the molding zone 1, this means that there is no zone below the molding zone 1 that supports the coverage of two-or more-pass melt baths. At this time, if a low power sintering mode is applied (that is, the laser energy input is reduced), coverage of the two- or more-pass melt pools at the top of the preformed defect zone 2 can be maintained, thereby achieving preformation of non-fusion defects.

Поэтому, в настоящем изобретении, когда определено, что a0<D, размер заранее заданного дефекта 3 или дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, сравнительно мал, и дефект несплавления может быть заранее сформирован путем изменения шага сканирования между путями формования и скорости подачи порошка; когда определено, что a0≥D, размер заранее заданного дефекта 3 или дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, сравнительно велик, и дефект несплавления может быть заранее сформирован путем снижения подвода энергии лазера. Сравнивая a0 с D, можно определять относительный размер дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, и для предварительного формирования дефектов согласно разным размерам дефектов применяются разные схемы управления, которые облегчают получение дефекта несплавления, предполагаемый заранее сформированным, и повышение частоты успехов предварительного формирования дефекта несплавления.Therefore, in the present invention, when it is determined that a0<D, the size of the predetermined defect 3 or the non-fusion defect assumed to be pre-formed is comparatively small, and the non-fusion defect can be pre-formed by changing the scanning pitch between the molding paths and the powder feeding speed; when it is determined that a0≥D, the size of the predetermined defect 3 or the non-fusion defect assumed to be pre-formed is comparatively large, and the non-fusion defect can be pre-formed by reducing the input of laser energy. By comparing a0 with D, the relative size of the non-fusion defect assumed to be preformed can be determined, and different control schemes are applied to preform defects according to different defect sizes, which makes it easier to obtain the non-fusion defect assumed to be preformed and increase the success rate of the preformation of the non-fusion defect.

Для случая a0<D, зона 2 заранее сформированных дефектов может содержать k путь 50 формования и (k+1) путь 61 формования, которые соседствуют друг с другом в слое осаждения. Заранее заданный дефект 3 располагается между k путем 50 формования и (k+1) путем 61 формования. Пути формования на первой стороне заранее заданного дефекта 3 в перпендикулярном направлении SD2 являются k путем 50 формования, (k-1) путем 51 формования, (k-2) путем 52 формования, до первого пути 71 формования в следующем. Пути формования на второй стороне заранее заданного дефекта 3 в перпендикулярном направлении SD2 являются (k+1) путем 61 формования, (k+2) путем 62 формования, до последнего пути 72 формования в следующем. При этом k может быть любым натуральным числом, большим 2. Например, согласно варианту осуществления, показанному на фиг.3, k>3. Дополнительно, k=6. На фиг.3 показаны k путь 50 формования, (k-1) путь 51 формования, (k-2) путь 52 формования и (k-3) путь 53 формования, расположенные последовательно слева от заранее заданного дефекта 3, а также (k+1) путь 61 формования, (k+2) путь 62 формования, (k+3) путь 63 формования и (k+4) путь 64 формования справа от заранее заданного дефекта 3. В общем случае, номера путей формования последовательно увеличиваются слева направо.For the case of a0<D, the preformed defect zone 2 may comprise a k molding path 50 and a (k+1) molding path 61 that are adjacent to each other in the deposition layer. The predetermined defect 3 is located between k molding path 50 and (k+1) molding path 61. The molding paths on the first side of the predetermined defect 3 in the perpendicular direction SD2 are k molding path 50, (k-1) molding path 51, (k-2) molding path 52, to the first molding path 71 in the next. The molding paths on the second side of the predetermined defect 3 in the perpendicular direction SD2 are (k+1) molding path 61, (k+2) molding path 62, to the last molding path 72 in the next. Moreover, k can be any natural number greater than 2. For example, according to the embodiment shown in Fig. 3, k>3. Additionally, k=6. 3 shows k molding path 50, (k-1) molding path 51, (k-2) molding path 52, and (k-3) molding path 53 located sequentially to the left of a predetermined defect 3, as well as (k +1) molding path 61, (k+2) molding path 62, (k+3) molding path 63, and (k+4) molding path 64 to the right of the predetermined defect 3. In general, molding path numbers increase sequentially on the left right.

Для зоны 2 заранее сформированных дефектов, параметры процесса формования управляются следующим образом: h(k)=a0+D; h(k-1) и h(k+1) могут заранее задаваться равными 20%-80% от D, и при условии, что толщина t0 слоя для слоя 4 осаждения зоны 2 заранее сформированных дефектов остается неизменной, f(k) и f(k+1) соответственно задаются согласно h(k-1) и h(k+1). При этом h(k-1) - шаг сканирования, сформированный в заранее определенной позиции Z0 в слое 4 осаждения между (k-1) путем 51 формования и k путем 50 формования, h(k) - шаг сканирования, сформированный в заранее определенной позиции Z0 в слое 4 осаждения между k путем 50 формования и (k+1) путем 61 формования, h(k+1) - шаг сканирования, сформированный в заранее определенной позиции Z0 в слое 4 осаждения между (k+1) путем 61 формования и (k+2) путем 62 формования, и т.д. При этом заранее определенная позиция Z0 соответствует максимальному размеру заранее заданного дефекта 3 в слое 4 осаждения. f(k) - скорость подачи порошка, соответствующая k-ому пути 50 формования, f(k+1) - скорость подачи порошка, соответствующая (k+1) пути 61 формования и т.д. В общем случае, чем большими установлены h(k-1) и h(k+1), тем большими, соответственно, устанавливаются f(k) и f(k+1). Толщина t0 слоя равна высоте осаждения слоя 4 осаждения. В случае, когда 20%*D≤h(k-1)≤80%*D и 20%*D≤h(k+1)≤80%*D, можно гарантировать, что соответствующий коэффициент соединения внахлестку составляет 20%-80%.For zone 2 of pre-formed defects, the molding process parameters are controlled as follows: h(k)=a0+D; h(k-1) and h(k+1) can be preset equal to 20%-80% of D, and provided that the layer thickness t0 for the deposition layer 4 of the pre-formed defect zone 2 remains unchanged, f(k) and f(k+1) are respectively specified according to h(k-1) and h(k+1). Here, h(k-1) is a scanning step formed at a predetermined position Z0 in the deposition layer 4 between (k-1) molding path 51 and k molding path 50, h(k) is a scanning step formed at a predetermined position Z0 in the deposition layer 4 between k molding path 50 and (k+1) molding path 61, h(k+1) is a scan step formed at a predetermined position Z0 in the deposition layer 4 between (k+1) molding path 61 and (k+2) by 62 molding, etc. In this case, the predetermined position Z0 corresponds to the maximum size of the predetermined defect 3 in the deposition layer 4. f(k) is the powder feed rate corresponding to the kth molding path 50, f(k+1) is the powder feed rate corresponding to the (k+1) molding path 61, etc. In general, the larger h(k-1) and h(k+1) are set, the larger f(k) and f(k+1) are set, respectively. The thickness t0 of the layer is equal to the deposition height of the deposition layer 4. In the case where 20%*D≤h(k-1)≤80%*D and 20%*D≤h(k+1)≤80%*D, it can be ensured that the corresponding lap joint ratio is 20%- 80%.

Дополнительно, (k-1) путь 51 формования и (k+2) путь 62 формования может располагаться в слое 4 осаждения зоны 2 заранее сформированных дефектов.Additionally, the (k-1) molding path 51 and the (k+2) molding path 62 may be located in the deposition layer 4 of the preformed defect zone 2.

Для зоны 2 заранее сформированных дефектов, параметры процесса формования дополнительно управляются, таким образом, что: h(k-2)=a*h(k-1); h(k+2)=b*h(k+1); f(k-1)=c*f(k); f(k+2)=d*f(k+1); где a, b, c и d - постоянные, превышающие 1. Из вышеприведенного описания следует, что h(k-2) - шаг сканирования, сформированный в заранее определенной позиции Z0 в слое 4 осаждения между (k-2) путем 52 формования и (k-1) путем 51 формования, и h(k+2) - шаг сканирования, сформированный в заранее определенной позиции Z0 в слое 4 осаждения между (k+2) путем 62 формования и (k+3) путем 63 формования. f(k-1) - скорость подачи порошка, соответствующая (k-1) пути 51 формования, и f(k+2) - скорость подачи порошка, соответствующая (k+2) пути 62 формования. Очевидно, что зона 2 заранее сформированных дефектов может содержать больше путей формования в слое 4 осаждения. Например, из вышеприведенного описания следует, что h(k-3)=a'*h(k-2), h(k+3)=b'*h(k+2), f(k-2)=c'*f(k-1), f(k+3)=d'*f(k+2)…, где a', b', c', d'... - постоянные, превышающие 1. В общем случае, в слое 4 осаждения зоны 2 заранее сформированных дефектов, шаги сканирования постепенно увеличиваются от k пути 50 формования влево, и шаги сканирования также постепенно увеличиваются от (k+1) пути 61 формования вправо. Альтернативно, в слое 4 осаждения зоны 2 заранее сформированных дефектов, шаг сканирования между путями формования имеет тенденцию к уменьшению по мере приближения к позиции заранее заданного дефекта 3; и скорость подачи порошка на пути формования, соответственно, имеет тенденцию к уменьшению по мере приближения к позиции заранее заданного дефекта 3.For zone 2 of pre-formed defects, the molding process parameters are further controlled such that: h(k-2)=a*h(k-1); h(k+2)=b*h(k+1); f(k-1)=c*f(k); f(k+2)=d*f(k+1); where a, b, c and d are constants greater than 1. From the above description, it follows that h(k-2) is the scanning step formed at a predetermined position Z0 in the deposition layer 4 between (k-2) the molding path 52 and (k-1) by the molding path 51, and h(k+2) is a scan step formed at a predetermined position Z0 in the deposition layer 4 between the (k+2) molding path 62 and (k+3) by the molding path 63. f(k-1) is the powder feed rate corresponding to the (k-1) molding path 51, and f(k+2) is the powder feed rate corresponding to the (k+2) molding path 62. Obviously, the preformed defect zone 2 may contain more molding paths in the deposition layer 4. For example, from the above description it follows that h(k-3)=a'*h(k-2), h(k+3)=b'*h(k+2), f(k-2)=c '*f(k-1), f(k+3)=d'*f(k+2)…, where a', b', c', d'... are constants greater than 1. In general case, in the deposition layer 4 of the preformed defect zone 2, the scanning steps gradually increase from k molding path 50 to the left, and the scanning steps also gradually increase from (k+1) molding path 61 to the right. Alternatively, in the deposition layer 4 of the predetermined defect zone 2, the scanning pitch between the molding paths tends to decrease as it approaches the position of the predetermined defect 3; and the powder feed rate along the molding path accordingly tends to decrease as it approaches the position of a predetermined defect 3.

Для случая a0<D, параметрами процесса формования можно управлять следующим образом: для зоны 2 заранее сформированных дефектов, t0=100-200 мкм, P0=600-1000 Вт, D=0,8-1 мм, где t0 - толщина слоя, и P0 - мощность лазера.For the case a0<D, the molding process parameters can be controlled as follows: for zone 2 pre-formed defects, t0=100-200 µm, P0=600-1000 W, D=0.8-1 mm, where t0 is the layer thickness, and P0 is the laser power.

Для случая a0≥D, подвод энергии лазера в слое 4 осаждения снижается. Другими словами, задается P2=m*P1, где P2 - мощность лазера, соответствующая зоне 2 заранее сформированных дефектов, P1 - заранее определенная мощность лазера среди заранее определенных параметров процесса формования, соответствующих зоне 1 формования, и m - постоянная, меньшая 1. Может устанавливаться P2≤0,1*P1.For the case a0≥D, the laser energy input into the deposition layer 4 is reduced. In other words, P2=m*P1 is set, where P2 is the laser power corresponding to the preformed defect zone 2, P1 is the predetermined laser power among the predetermined parameters of the molding process corresponding to the molding zone 1, and m is a constant less than 1. Can set P2≤0.1*P1.

Очевидно, что, как описано здесь, определенный параметр процесса формования "=" конкретное значение не требует строгого равенства в математическом смысле, но означает "≈", например, допуская отклонение ±10%.It is obvious that, as described here, a certain molding process parameter "=" specific value does not require strict equality in the mathematical sense, but means "≈", for example, allowing a deviation of ±10%.

Конкретные примеры настоящего изобретения приведены ниже, где первый пример и второй пример относятся к случаю, когда размер дефекта несплавления в экземпляре LMD-формования сравнительно мал (a0<D), тогда как третий пример относится к случаю, когда размер дефекта несплавления в экземпляре LMD-формования сравнительно велик (a0≥D). Очевидно, что последний пример может использовать номера элементов и часть содержания в предыдущем примере, где одинаковые номера используются для представления одинаковых или аналогичных элементов, и описание одного и того же технического содержания выборочно опущено. Что касается описания опущенной части, можно сослаться на предыдущий пример, и описание последнего примера не будет повторяться. Кроме того, следует понимать, что экземпляр LMD-формования может быть экземпляром LMD-производства, сформированным с использованием процесса LMD, и также может быть экземпляром LMD-восстановления, восстановленным и сформованным с использованием процесса LMD.Specific examples of the present invention are given below, where the first example and the second example relate to the case where the size of the lack of fusion defect in the LMD molding instance is relatively small (a0<D), while the third example refers to the case where the size of the lack of fusion defect in the LMD molding instance molding is relatively large (a0≥D). It is apparent that the latter example may use the element numbers and portions of the content in the previous example, where the same numbers are used to represent the same or similar elements and the description of the same technical content is selectively omitted. As for the description of the omitted part, reference may be made to the previous example, and the description of the last example will not be repeated. It is further understood that an LMD molded instance may be a manufactured LMD instance formed using the LMD process, and may also be a remanufactured LMD instance reconditioned and molded using the LMD process.

Первый примерFirst example

(1) Позиция, форма, количество и размер дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным в экземпляре LMD-формования задаются заранее.(1) The position, shape, number and size of the non-fusion defect assumed to be pre-formed in the LMD molding instance are predetermined.

Как показано на фиг.2, один заранее заданный дефект 3 задается на трех разных осажденные слои соответственно для имитации дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным. Дефект несплавления, предполагаемый заранее сформированным, приблизительно является неправильным отверстием. Для определенного слоя 4 осаждения, максимальный размер дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, составляет около 0,65 мм ~ 1 мм в перпендикулярном направлении SD2. То есть, w1=0,65 мм, и w2=1 мм. Задается a0=(w1+w2)/2=0,825 мм.As shown in Fig. 2, one predetermined defect 3 is specified on three different deposited layers, respectively, to simulate a non-fusion defect assumed to be preformed. A non-fusion defect, assumed to be preformed, is approximately an irregular hole. For a certain deposition layer 4, the maximum size of the non-fusion defect assumed to be pre-formed is about 0.65 mm ~ 1 mm in the perpendicular direction SD2. That is, w1=0.65 mm, and w2=1 mm. Set a0=(w1+w2)/2=0.825 mm.

(2) Делением модели 10 экземпляра LMD-формования ни три зоны 2 заранее сформированных дефектов и зону 1 формования согласно позиции, форме, количеству и размеру дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, получается модель 10, содержащая зону 1 формования и зону 2 заранее сформированных дефектов.(2) By dividing the model 10 of the LMD molding specimen into three preformed defect zones 2 and the molding zone 1 according to the position, shape, number and size of the non-fusion defect assumed to be preformed, a model 10 containing the molding zone 1 and the preformed defect zone 2 is obtained. .

Процесс послойного нарезания и процесс прокладки путей осуществляется на модели 10. Процесс формования осуществляется в зоне 1 формования при заранее определенных параметрах процесса формования процесса LMD. Нормальное отношение соединения внахлестку применяется на границе зоны 2 заранее сформированных дефектов и границе зоны 1 формования, и представлена плотная металлургическая связь.The layer cutting process and the pathing process are carried out on model 10. The molding process is carried out in molding zone 1 under predetermined molding process parameters of the LMD process. The normal lap joint relationship is applied at the boundary of the preformed defect zone 2 and the boundary of the molding zone 1, and a tight metallurgical bond is presented.

(3) Для зоны 2 заранее сформированных дефектов, прокладка путей, показанных на фиг.3, осуществляется в слое 4 осаждения зоны 2 заранее сформированных дефектов, согласно форме и размеру заранее заданного дефекта 3.(3) For the pre-formed defect zone 2, the laying of the paths shown in Fig. 3 is carried out in the deposition layer 4 of the pre-formed defect zone 2, according to the shape and size of the pre-determined defect 3.

На фиг.3 показано направление SD1 лазерного сканирования, и перпендикулярное направление SD2, то есть перпендикулярное направлению SD1 лазерного сканирования в слое 4 осаждения. Для зоны 1 формования, направление SD1 лазерного сканирования является направлением продолжения каждого пути формования. Для зоны 2 заранее сформированных дефектов, направление SD1 лазерного сканирования является направлением от начальной точки к конечной точке каждого пути формования. Для одного слоя 4 осаждения, определяется направление SD1 лазерного сканирования.Figure 3 shows the laser scanning direction SD1, and the perpendicular direction SD2, that is, perpendicular to the laser scanning direction SD1 in the deposition layer 4. For the molding zone 1, the laser scanning direction SD1 is the continuation direction of each molding path. For the preformed defect zone 2, the laser scanning direction SD1 is the direction from the starting point to the ending point of each forming path. For one deposition layer 4, the laser scanning direction SD1 is determined.

Шаг сканирования и скорость подачи порошка зоны 2 заранее сформированных дефектов управляются, и процесс LMD с синхронной подачей порошка применяется для осуществления осаждения слой за слоем, таким образом, предварительное сформирование дефекта несплавления. При этом вышеупомянутые параметры процесса формования повторно используются для следующего слоя 4 осаждения, по завершении предварительного сформирования дефекта несплавления в текущем слое 4 осаждения, пока предварительное формирование дефекта несплавления, наконец, не закончится, причем параметры процесса формования между слоями (например, путь формования, скорость подачи порошка и т.д.) можно регулировать надлежащим образом.The scanning step and powder feeding speed of the zone 2 pre-formed defects are controlled, and the LMD process with synchronous powder feeding is applied to carry out deposition layer by layer, thus pre-forming the non-fusion defect. Here, the above-mentioned molding process parameters are reused for the next deposition layer 4, upon completion of the pre-formation of the non-fusion defect in the current deposition layer 4, until the pre-formation of the non-fusion defect is finally completed, wherein the molding process parameters between layers (for example, molding path, speed powder feed, etc.) can be adjusted properly.

Параметры процесса формования управляются, таким образом, что:The molding process parameters are controlled in such a way that:

h(k)=a0+D;h(k)=a0+D;

h(k-2)=1,2*h(k-1);h(k-2)=1.2*h(k-1);

h(k+2)=1,17*h(k+1);h(k+2)=1.17*h(k+1);

f(k-1)=1,12*f(k);f(k-1)=1.12*f(k);

f(k+2)=1,19*f(k+1);f(k+2)=1.19*f(k+1);

где для зоны 2 заранее сформированных дефектов, D=1 мм, h(k-1)=0,2 мм, h(k+1)=0,22 мм, f(k)=6 г/мин, f(k+1)=5 г/мин, t0=200 мкм, и P0=1000 Вт. Для всей зоны 2 заранее сформированных дефектов, шаги сканирования управляются так, чтобы они были меньше или равны 0,5 мм, и скорости подачи порошка управляются так, чтобы они были меньше или равны 12 г/мин.where for zone 2 pre-formed defects, D=1 mm, h(k-1)=0.2 mm, h(k+1)=0.22 mm, f(k)=6 g/min, f(k +1)=5 g/min, t0=200 µm, and P0=1000 W. For the entire preformed defect zone 2, scanning steps are controlled to be less than or equal to 0.5 mm, and powder feed rates are controlled to be less than or equal to 12 g/min.

После обнаружения, внешний вид фактически полученного дефекта 7 несплавления в полированном состоянии показан на фиг.4. Максимальный размер дефекта 7 несплавления в перпендикулярном направлении SD2 составляет около 0,68 мм ~ 0,85 мм, что соответствует ожиданиям.After detection, the appearance of the actually obtained non-fusion defect 7 in the polished state is shown in FIG. 4. The maximum size of non-fusion defect 7 in the perpendicular direction SD2 is about 0.68mm~0.85mm, which is as expected.

Второй примерSecond example

Как показано на фиг.5 и фиг.6, один заранее заданный дефект 3 задается в слое осаждения для имитации дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным. Дефект несплавления, предполагаемый заранее сформированным, приблизительно является неправильной линией с малым размером. Для определенного слоя 4 осаждения, максимальный размер дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, составляет около 20 мкм ~40 мкм в перпендикулярном направлении SD2. То есть, w1=20 мкм, и w2=40 мкм. Задается a0=(w1+w2)/2=30 мкм. Дефект несплавления, предполагаемый заранее сформированным, также имеет продольный размер в направлении SD1 лазерного сканирования, который может быть заранее задан около 100 мкм ~ 120 мкм.As shown in FIG. 5 and FIG. 6, one predetermined defect 3 is set in the deposition layer to simulate a non-fusion defect assumed to be pre-formed. The non-fusion defect, assumed to be pre-formed, is approximately an irregular line with a small size. For a certain deposition layer 4, the maximum size of a non-fusion defect assumed to be pre-formed is about 20 µm ~ 40 µm in the perpendicular direction SD2. That is, w1=20 µm, and w2=40 µm. Set a0=(w1+w2)/2=30 µm. The non-fusion defect assumed to be pre-formed also has a longitudinal size in the laser scanning direction SD1, which can be preset to be about 100 µm ~ 120 µm.

(2) Делением модели 10 экземпляра LMD-формования ни три зоны 2 заранее сформированных дефектов и зону 1 формования согласно позиции, форме и размеру дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, получается модель 10, содержащая зону 1 формования и зону 2 заранее сформированных дефектов.(2) By dividing the model 10 of the LMD molding specimen into three preformed defect zones 2 and a molding zone 1 according to the position, shape and size of the non-fusion defect assumed to be preformed, a model 10 comprising a molding zone 1 and a preformed defect zone 2 is obtained.

(3) Для зоны 2 заранее сформированных дефектов, прокладка путей, показанных на фиг.3, осуществляется в слое 4 осаждения зоны 2 заранее сформированных дефектов, согласно форме и размеру заранее заданного дефекта 6.(3) For the pre-formed defect zone 2, the laying of the paths shown in Fig. 3 is carried out in the deposition layer 4 of the pre-formed defect zone 2, according to the shape and size of the pre-determined defect 6.

Шаг сканирования и скорость подачи порошка зоны 2 заранее сформированных дефектов управляются, и процесс LMD с синхронной подачей порошка применяется для осуществления осаждения слой за слоем, таким образом, предварительное формирование дефекта несплавления.The scanning step and powder feeding speed of zone 2 pre-formed defects are controlled, and the LMD process with synchronous powder feeding is applied to carry out deposition layer by layer, thus pre-forming a non-fusion defect.

h(k)=a0+D;h(k)=a0+D;

h(k-2)=1,07*h(k-1);h(k-2)=1.07*h(k-1);

h(k+2)=1,07*h(k+1);h(k+2)=1.07*h(k+1);

f(k-1)=1,16*f(k);f(k-1)=1.16*f(k);

f(k+2)=1,16*f(k+1);f(k+2)=1.16*f(k+1);

где для зоны 2 заранее сформированных дефектов, D=0,8 мм, h(k-1)=0,32 мм, h(k+1)=0,32 мм, f(k)=5 г/мин, f(k+1)=5 г/мин, t0=100 мкм, и P0=600 Вт. Для всей зоны 2 заранее сформированных дефектов, шаги сканирования управляются так, чтобы они были меньше или равны 0,4 мм, и скорости подачи порошка управляются так, чтобы они были меньше или равны 8 г/мин.where for zone 2 pre-formed defects, D=0.8 mm, h(k-1)=0.32 mm, h(k+1)=0.32 mm, f(k)=5 g/min, f (k+1)=5 g/min, t0=100 µm, and P0=600 W. For the entire preformed defect zone 2, scanning steps are controlled to be less than or equal to 0.4 mm, and powder feed rates are controlled to be less than or equal to 8 g/min.

После обнаружения, внешний вид фактически полученного дефекта 7 несплавления в полированном состоянии показан на фиг.7. Максимальный размер дефекта 7 несплавления в перпендикулярном направлении SD2 составляет около 25 мкм, что соответствует ожиданиям. Кроме того, продольный размер дефекта 7 несплавления составляет около 105 мкм, что также соответствует ожиданиям.After detection, the appearance of the actually obtained non-fusion defect 7 in the polished state is shown in FIG. 7. The maximum size of the non-fusion defect 7 in the perpendicular direction SD2 is about 25 μm, which is as expected. In addition, the longitudinal size of the non-fusion defect 7 is about 105 μm, which is also as expected.

Третий примерThird example

Как показано на фиг.8 и фиг.9, один заранее заданный дефект 3 задается в слое осаждения, для имитации дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным. Дефект несплавления, предполагаемый заранее сформированным, приблизительно является неправильный длинный прямоугольник большого размера. Для определенного слоя 4 осаждения, максимальный размер дефекта несплавления, предполагаемого заранее сформированным, составляет около 6 мм ~ 7 мм в перпендикулярном направлении SD2. То есть, w1=6 мм, и w2=7 мм. Задается a0=(w1+w2)/2=6,5 мм. Дефект несплавления, предполагаемый заранее сформированным, также имеет размер по высоте в направлении высоты лазерного формования, который может быть заранее задан от около 0,8 мм до около 1 мм.As shown in FIG. 8 and FIG. 9, one predetermined defect 3 is set in the deposition layer to simulate a non-fusion defect assumed to be pre-formed. The non-fusion defect, assumed to be preformed, is approximately an irregular long rectangle of large size. For a certain deposition layer 4, the maximum size of the non-fusion defect assumed to be pre-formed is about 6mm ~ 7mm in the perpendicular direction SD2. That is, w1=6 mm, and w2=7 mm. Set a0=(w1+w2)/2=6.5 mm. The non-fusion defect assumed to be preformed also has a height size in the laser forming height direction, which can be preset from about 0.8 mm to about 1 mm.

(3) Для зоны 2 заранее сформированных дефектов, путем снижения подвода энергии лазера в слое 4 осаждения, таким образом, заранее изготавливается дефект несплавления.(3) For the preformed defect area 2, by reducing the laser energy input in the deposition layer 4, a non-fusion defect is thus prefabricated.

Процесс LMD с синхронной подачей порошка применяется для осуществления осаждения слой за слоем. Подвод энергии лазера в зоне 2 заранее сформированных дефектов низок, поэтому порошок, синхронно подаваемый в зоне 2 заранее сформированных дефектов, не может в достаточной степени расплавляться и осаждаться, и порошок в предварительно синтерированном состоянии поступает в зону 2 заранее сформированных дефектов для формирования свободного предварительно синтерированного порошка слоя 4 осаждения, который поддерживает формование следующего слоя осаждения.The LMD process with synchronous powder feeding is used to achieve layer by layer deposition. The laser energy input to the preformed defect area 2 is low, so the powder synchronously supplied to the preformed defect area 2 cannot be sufficiently melted and deposited, and the powder in a presintered state enters the preformed defect area 2 to form a free presintered deposition layer 4 powder, which supports the formation of the next deposition layer.

P2=0,1*P1,P2=0.1*P1,

где P1=2800 Вт, t0=1 мм, v0=1000 мм/мин, h0=0,25 мм, D=5 мм, v0 - скорость сканирования для всей зоны 2 заранее сформированных дефектов, и h0 - шаг сканирования для всей зоны 2 заранее сформированных дефектов.where P1=2800 W, t0=1 mm, v0=1000 mm/min, h0=0.25 mm, D=5 mm, v0 is the scanning speed for the entire zone of 2 pre-formed defects, and h0 is the scanning step for the entire zone 2 pre-formed defects.

После обнаружения, внешний вид фактически полученного дефекта 7 несплавления в полированном состоянии показан на фиг.10. Максимальный размер дефекта 10 несплавления в перпендикулярном направлении SD2 составляет около 6,3 мм, что соответствует ожиданиям. Кроме того, размер по высоте дефекта 7 несплавления составляет около 0,93 мм, что также соответствует ожиданиям.After detection, the appearance of the actually obtained non-fusion defect 7 in the polished state is shown in FIG. 10. The maximum size of the non-fusion defect 10 in the perpendicular direction SD2 is about 6.3 mm, which is as expected. In addition, the height dimension of the non-fusion defect 7 is about 0.93 mm, which is also as expected.

Путем управления процессом LMD, вышеописанный способ делит модель экземпляра LMD-формования на зону заранее сформированных дефектов и зону формования согласно размеру, позиции, форме или количество дефектов несплавления, предполагаемых заранее сформированным. Путем изменения параметров процесса формования зоны заранее сформированных дефектов, осуществляется предварительное формирование дефекта несплавления, тогда как параметры процесса формования применяются к зоне формования для представления плотной металлургической связи. Данный способ объединяет характеристики процесса AM и процесса от точки к линии, от линии к поверхности и от 2D к 3D.By controlling the LMD process, the above-described method divides the LMD molding instance model into a preformed defect area and a molding area according to the size, position, shape or number of non-fusion defects assumed to be preformed. By changing the forming process parameters of the preformed defect zone, the pre-formation of a non-fusion defect is carried out, while the forming process parameters are applied to the forming zone to represent a tight metallurgical bond. This method combines the characteristics of the AM process and the point-to-line, line-to-surface, and 2D-to-3D processes.

Кроме того, вышеописанный способ может управлять позицией дефекта несплавления и фактически имитировать дефект несплавления, создаваемый в нормальном процессе AM отвердевания без повреждения структуры и свойств AM-детали.In addition, the above-described method can control the position of the non-fusion defect and actually simulate the non-fusion defect generated in the normal AM solidification process without damaging the structure and properties of the AM part.

Кроме того, вышеописанный способ предусматривает основу для определения размера дефекта несплавления. Когда a0<D, путем управления шагом сканирования между путями формования в слое осаждения зоны заранее сформированных дефектов и скоростью подачи порошка соответствующего пути формования, управляется отношение соединения внахлестку в заранее заданной позиции дефекта несплавления в зоне заранее сформированных дефектов. Когда a0≥D, путем снижения подвода энергии лазера в слое осаждения зоны заранее сформированных дефектов, порошок, синхронно подаваемый в заранее заданной позиции дефекта несплавления, не может в достаточной степени расплавляться и осаждаться, и порошок в предварительно синтерированном состоянии поступает в заранее заданную позицию для формирования свободного предварительно синтерированного порошка слоя осаждения, который поддерживает формование следующего слоя.In addition, the above method provides a basis for determining the size of the lack of fusion defect. When a0<D, by controlling the scanning pitch between the molding paths in the preformed defect zone deposition layer and the powder feed rate of the corresponding molding path, the lap joint ratio at a predetermined position of the non-fusion defect in the preformed defect zone is controlled. When a0≥D, by reducing the laser energy input in the deposition layer of the pre-formed defect area, the powder synchronously supplied at the predetermined position of the non-fusion defect cannot be sufficiently melted and deposited, and the powder in a pre-sintered state enters the predetermined position for forming a free pre-sintered powder deposition layer that supports the formation of the next layer.

Вышеописанный способ может имитировать процесс создания дефектов несплавления в фактическом процессе LMD и предварительно изготавливать стандартные образцы AM с дефектом несплавления, чтобы точно анализировать соотношение между дефектами AM-детали и сигналы неразрушающего испытания, что не только помогает оптимизировать процесс неразрушающего испытания для получения более высокой точности при обнаружении дефектов, но и получает при этом лучшие результаты неразрушающего испытания. Кроме того, путем предварительного формирования дефекта несплавления в типичной структуре или ключевых позициях образцов или деталей производства AM, можно эффективно анализировать и оценивать соотношение между дефектами несплавления AM и структурой и свойствами, дополнительно анализировать и оценивать соотношение между дефектом несплавления и надежностью AM-детали, и оценивать срок службы деталей, обеспечивая сильную теоретическую опору для применения AM-деталей, что имеет широкие перспективы исследования и применения. The above method can simulate the generation process of non-fusion defects in the actual LMD process, and pre-fabricate AM standard specimens with non-fusion defect to accurately analyze the relationship between defects of the AM part and the non-destructive testing signals, which not only helps to optimize the non-destructive testing process to obtain higher accuracy at detection of defects, but also obtains the best results of non-destructive testing. In addition, by pre-forming a non-fusion defect in the typical structure or key positions of AM production specimens or parts, the relationship between non-fusion defects of AM and structure and properties can be effectively analyzed and evaluated, further analyzed and evaluated the relationship between non-fusion defect and the reliability of an AM part, and evaluate the service life of parts, providing a strong theoretical support for the application of AM parts, which has broad research and application prospects.

Хотя настоящее изобретение раскрыто выше на предпочтительных примерах, они не призваны ограничивать настоящее изобретение. Любой специалист в уровне техники может предложить вариации и модификации, не выходящие за рамки сущности и объема настоящего изобретения. Например, вариации в различных вариантах осуществления могут осуществляться надлежащим образом. Поэтому любые модификации, эквивалентные вариации и варианты осуществления вышеприведенных примеров согласно технической сущности настоящего изобретения, не выходящие за рамки содержания технических решений настоящего изобретения, все попадают в объем защиты, определяемый формулой настоящего изобретения.Although the present invention has been described above by way of preferred examples, they are not intended to limit the present invention. Any person skilled in the art may suggest variations and modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. For example, variations in various embodiments can be made as appropriate. Therefore, any modifications, equivalent variations and embodiments of the above examples according to the technical essence of the present invention, which do not go beyond the scope of the technical solutions of the present invention, all fall within the scope of protection defined by the claims of the present invention.

Claims

1. A method for preliminary formation of a non-fusion defect by controlling the LMD process in the additive manufacturing of metal parts, characterized in that it contains stages in which:

obtaining a model containing a molding zone and a pre-formed defect zone, which has a predetermined defect;

carry out the process of layer-by-layer cutting on the model, and for each layer of deposition of a zone of pre-formed defects, a predetermined defect has a maximum size a0 in the perpendicular direction, which is perpendicular to the laser scanning direction of the LMD process, while a0 takes a value in a range of intervals, where said range of intervals is variable a range of size of the lack of fusion defect element assumed to be pre-formed, and wherein said element size is the maximum size of the lack of fusion defect in the perpendicular direction;

for the molding zone, a molding process is carried out under predetermined molding process parameters of the LMD process; And

For the zone of pre-formed defects, the parameters of the molding process are controlled as follows:

for each deposition layer, when a0<D, with respect to the molding zone, the scanning step between the molding paths and the powder feed rate in the deposition layer are changed, thus pre-forming a non-fusion defect; And

for each deposition layer, when a0≥D, with respect to the forming zone, the laser energy input in the deposition layer is reduced, thereby preforming a non-fusion defect;

where D is the diameter of the laser spot in the deposition layer of the zone of pre-formed defects.

2. Method according to claim 1, characterized in that

set a0=(w1+w2)/2;

where w1 and w2 are the lower limit and upper limit of the interval range, respectively.

3. Method according to claim 1, characterized in that

the position, shape, number and size of the non-fusion defect assumed to be pre-formed are specified in advance, thereby determining the position, shape, number and size of the pre-formed defect zone with the pre-defined defect in the model, wherein the size of the lack of fusion defect assumed to be pre-formed contains the size of the element .

4. Method according to claim 1, characterized in that

when a0<D, the pre-formed defect area contains k molding path and (k+1) molding path, which are adjacent to each other in the deposition layer, the predetermined defect is located between k molding path and (k+1) molding path, molding path on the first side of the predetermined defect in the perpendicular direction are k molding path, (k-1) molding path, (k-2) molding path, to the first molding path in the next, and the molding paths on the second side of the predetermined defect in the perpendicular direction are (k+1) by molding, (k+2) by molding, to the last molding path in the following, where k is any natural number greater than 2; And

For the area of pre-formed defects, the molding process parameters are controlled as follows:

h(k)=a0+D;

h(k-1) and h(k+1) are set in advance equal to 20%-80% of D, and provided that the layer thickness for the deposition layer of the zone of pre-formed defects remains unchanged, f(k) and f( are set respectively k+1) according to h(k-1) and h(k+1);

where h(k-1) is the scanning step formed at a predetermined position in the deposition layer between (k-1) molding path and k molding path, h(k) is the scanning step formed at a predetermined position in the deposition layer between k by molding and (k+1) by molding, h(k+1) is a scan step formed at a predetermined position in the deposition layer between (k+1) by molding and (k+2) by molding, the predetermined position corresponds to the maximum size of a predetermined defect in the deposition layer, f(k) is the powder feed rate corresponding to the k molding path, and f(k+1) is the powder feed rate corresponding to the (k+1) molding path, each of these speeds being measured in g/min.

5. Method according to claim 4, characterized in that

(k-1) molding path and (k+2) molding path are located in the deposition layer of the preformed defect zone;

For the preformed defect area, the molding process parameters are further controlled as follows:

h(k-2)=a*h(k-1);

h(k+2)=b*h(k+1);

f(k-1)=c*f(k);

f(k+2)=d*f(k+1);

where a, b, c and d are constants greater than 1, h(k-2) is the scanning step formed at a predetermined position in the deposition layer between (k-2) molding path and (k-1) molding path, h (k+2) is the scanning step formed at a predetermined position in the deposition layer between (k+2) molding path and (k+3) molding path, f(k-1) is the powder feed rate corresponding to (k-1 ) molding path, and f(k+2) is the powder feed rate corresponding to (k+2) molding path, each of these speeds being measured in g/min.

6. Method according to claim 5, characterized in that

The molding process parameters are controlled as follows:

for the zone of pre-formed defects t0=100-200 µm, P0=600-1000 W, D=0.8-1 mm;

where t0 is the layer thickness, and P0 is the laser power.

7. Method according to claim 1, characterized in that

when a0≥D, set P2≤0.1*P1;

where P2 is the laser power corresponding to the preformed defect zone, and P1 is the predetermined laser power among the predetermined molding process parameters corresponding to the molding zone.

8. Method according to claim 1, characterized in that

The LMD process uses synchronous powder feeding mode.