基于温度分区的激光沉积成形扫描路径生成方法

来源：机械工程学报杂志2015年第24期北京时间：

作者：卞宏友, 范钦春, 李英, 杨光, 钦兰云, 王维

单位：1. 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室 沈阳 110136；；2. 中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司焊接研究所 沈阳 110043

摘要：现有金属激光沉积成形工件是根据几何模型按照设定扫描路径层层叠加而成，不可避免造成局部热量累积，导致成形工件内部温度梯度大，产生局部应力集中，易引起工件变形开裂。对成形过程温度进行实时检测并实现动态扫描路径规划是解决工件变形开裂的根本途径。在研究不同基体温度对熔宽、熔高影响规律基础上，提出基于层面温度分区的激光沉积成形扫描路径生成方法。采用红外热像仪对沉积层面温度进行实时采集，提取不同温度分区轮廓；提出温度分区轮廓规则化方法，消除局部轮廓尖角，避免过熔覆；改进Weiler-Atherton算法，快速实现分层轮廓与温度分区轮廓的求交运算；针对不同温度分区采用适应性间距生成扫描路径，实现激光沉积成形动态扫描路径规划。试验结果表明：该扫描路径可有效提高成形工件质量。

关键词：层面温度实时采集,分区轮廓规则化,分区扫描路径,激光沉积成形,温度分区轮廓提取；

基金资助：国家自然科学基金(51375316)、辽宁省自然科学基金(201202173)、航空科学基金(2014ZE54028)和辽宁省高等学校科学研究(L2014054)资助项目。