一种用于金属激光选区熔化成形工艺的扫描方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109434104A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201811416096.4(22)申请日2018.11.26(71)申请人西安增材制造国家研究院有限公司地址710300陕西省西安市鄠邑区吕公路东段西户科技企业孵化器A3楼(72)发明人张树哲陈祯魏培邹亚桐卢秉恒(74)专利代理机构西安智邦专利商标代理有限公司61211代理人唐沛(51)Int.Cl.B22F3/105(2006.01)B33Y10/00(2015.01)权利要求书2页说明书4页附图7页(54)发明名称一种用于金属激光选区熔化成形工艺的扫描方法(57)摘要本发明涉及一种用于金属激光选区熔化成形工艺的扫描方法。该方法大大降低了金属零件成型过程中热应力集中，翘曲变形，开裂等缺陷出现的机率，确保了最终零件的成形质量。该方法主要步骤是：1)轮廓偏置；2)内轮廓区域内构建若干个泰森多边形；3)扫描内轮廓区域；4)扫描窄边外轮廓区域；5)重复步骤1-步骤4，直到N-1层截面全部扫描完成；6)第N层截面的扫描。CN109434104ACN109434104A权利要求书1/2页1.一种用于金属激光选区熔化成形工艺的扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：1)轮廓偏置获取零件实体的第一层截面形状，将零件实体的外轮廓线向零件实体中心的方向偏置0.5-2mm，形成一个内轮廓线，从而将所述第一层截面形状分割成内轮廓区域和一个窄边外轮廓区域；所述零件实体由N个截面构成；2)内轮廓区域内构建若干个泰森多边形；在内轮廓区域内随机生成若干个离散控制点，构建三角网，生成若干个泰森多边形；3)扫描内轮廓区域；采用任意相位角度α，以每一个泰森多边形为一个单元随机扫描；所述相位角度α的选取范围是：0～180°；扫描时需遵循的原则是：A、不能连续扫描相邻泰森多边形；B、扫描每个泰森多边形时，扫描相位角度α可以以固定角度变化，也可随机变化；4)扫描窄边外轮廓区域；利用逐行扫描方式对窄边外轮廓区域进行扫描且窄边外轮廓区域的工艺参数与内轮廓区域扫描工艺参数不同；5)重复步骤1-步骤4，直到N-1层截面全部扫描完成；6)第N层截面的扫描；重复执行步骤1-2，再重复步骤3-4共M次，完成第N层截面的扫描；3≤M≤5。2.根据权利要求1所述的用于金属激光选区熔化成形工艺的扫描方法，其特征在于：所述步骤3)内轮廓区域的扫描中还包括二次重熔扫描，具体是：每层截面完成第一次扫描后，采用与相位角度α垂直的相位角度β对每一个泰森多边形进行二次扫描；扫描时需遵循的原则是：A、不能连续扫描相邻泰森多边形；B、扫描每个泰森多边形时，扫描相位角度β可以以固定角度变化，也可随机变化。3.根据权利要求1所述的用于金属激光选区熔化成形工艺的扫描方法，其特征在于：所述步骤2)具体过程是：2.1)构建三角形网络；2.1.1)在内轮廓区域，随机选取任意控制点P0；2.1.2)以P0为圆心，以半径L做第一圆，在第一圆与内轮廓区域相交的区域选择一点P1；10mm≤L≤40mm；2.1.3)以P1为圆心，以半径L做第二圆，在第二圆与内轮廓区域相交的区域选择一点P2，且P2与P0之间的距离≤10mm；2.1.4)重复步骤2.1.1.3)，直至获得第Pn点，且Pn与Pn-2之间的距离≤10mm；2.1.5)找出P0至Pn中每个点相邻的所有三角形，形成三角网络；2.2)建立若干个泰森多边形；2.2.1)对与每个控制点相邻的三角形按顺时针或逆时针方向排序，计算每个三角形的外接圆圆心，并记录；2.2.2)根据每个控制点的相邻三角形，连接这些相邻三角形的外接圆圆心，即得到泰2CN109434104A权利要求书2/2页森多边形，对于三角网络边缘的泰森多边形，可作垂直平分线与内轮廓区域外轮廓相交，与内轮廓区域外轮廓一起构成泰森多边形。4.根据权利要求1所述的用于金属激光选区熔化成形工艺的扫描方法，其特征在于：执行步骤5)时相邻层间的扫描相位角可选择以固定角度变化，也可选择随机角度变化。3CN109434104A说明书1/4页一种用于金属激光选区熔化成形工艺的扫描方法技术领域[0001]本发明属于增材成形制造技术领域，具体涉及一种用于金属激光选区熔化成形工艺的扫描方法。背景技术[0002]增材制造技术(又称为“3D打印”)是近年来迅速发展起来的高端数字化快速制造技术，适用于复杂构件的近净成形，采用增材制造技术制造出的成形件具有优异的力学性能，适合多种材料的快速成形，且材料利用率高。激光选区激光熔化成形技术(SelectiveLaserMelting，SLM)是增材制造的典型代表，它将传统的三维制造工艺转变为平面制造-累积叠加工艺，通过粉末逐层熔化实现三维复杂精密零部件的制