[发明专利]一种激光选区熔融设备的嫁接打印方法

说明书

本发明公开一种激光选区熔融设备的嫁接打印方法，包括：将底材固定在加工基板的定位夹具上；于底材的嫁接面上钻至少三个定位孔，每三个定位孔成三角关系，测量定位孔相对零件的位置；启动激光选区熔融设备，将加工基板装入其中，预埋调平；启动同轴熔池监控装置，扫描定位孔，识别定位孔的边缘，并根据扫描路径信息获取定位孔的打印坐标；对定位孔的打印坐标与定位孔的零件坐标进行匹配，获取打印坐标系与零件坐标系之间x轴及y轴方向的偏移量；获取定位孔的圆度，计算获取打印平面与底材平面之间的平面夹角角度，判断其是否满足打印条件，若是，执行打印加工的步骤；确认底材的嫁接面的打印坐标，将其转换为对应的零件坐标，进行打印加工。

技术领域

本发明涉及金属增材制造技术领域，尤其涉及一种激光选区熔融设备的嫁接打印方法。

背景技术

金属增材制造已在航空航天、轨道交通、医疗健康等多个应用领域广泛应用，其中嫁接打印作为一种特殊的制造工艺也呈现增长趋势。

嫁接打印是指并非从零开始，而是在现有的材料上完成增材制造的零件制造过程。嫁接打印的底材一般是通过传统机加工方式的减材制造，而在其上打印的部分是增材制造。

金属增材制造嫁接打印的最大技术难点就是底材定位。增材制造的工作面积要与底材完全重合，不然就会产生错位。如果零件内部有流道，定位错误会引起的流道错层，从而导致零件不能达到设计要求。对于要求高的零件，一般尺寸公差小于0.1mm才是有效的嫁接。除了x轴方向和y轴方向的定位精度，z轴方向的定位也十分重要的，底材的嫁接面必须水平，底材的嫁接面不能高于或者低于刮刀运动面。底材平面度没有调整好会导致嫁接后局部位置融合出现问题，导致应力集中引发的疲劳性失效。

目前主流的嫁接打印的定位方法主要有四种，分别是真空焊接定位法，马克笔定位法和胶水定位法和夹具定位法。真空焊接定位法就是通过高温高压将两个部件融合在一起，强度和精度都有很好的保证。但是，真空焊接的缺点是，要求两个部分都有较大的平行平面，才能通过机械压力将其结合。如果，零件结构不能满足要求，比如尖顶，就不能使用真空焊接的方式焊接。而且，真空焊接只能焊接一层，如果是多层的结构，一般都会出现疲劳性的问题。马克笔定位法是将底材的表面用马克笔涂成黑色，然后装入设备，在不铺粉的情况下，使用激光烧结一层。被烧结的部分由于受热颜色挥发，漏出金属本来的颜色，没有被烧结到的地方仍然是黑色。通过不断的调整位置，最后完成定位。这种通过穷举法不断的验证设计位置完成定位的方式十分耗时，效率极低。胶水定位法是将底材和要嫁接的部分当成一个零件，做成三维模型，用这个三维模型在基板上只打印1-2层，这样基板上就会留下底材底面的外轮廓，再将底材用胶水粘在基板上，与这个轮廓重合；预埋调平后，让设备从嫁接层开始打印以完成定位。但这种方法对于圆型等中心对称的零件来说则无法实现定位。夹具定位法是在增材制造机的升降平台上基板的正中心，即x轴和y轴的零点的位置，通过设计专用的夹具，完成x轴方向及y轴方向的定位。但这种方式比较依赖人为经验，没有科学的检测方法，无法对z轴方向进行定位，有可能会导致基板的平面度没有调好而造成制造失败。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种激光选区熔融设备的嫁接打印方法以保证零件定位的准确性并确保打印出的零件的整体质量。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种激光选区熔融设备的嫁接打印方法，包括以下步骤：

固定底材：将底材固定在加工基板的定位夹具上；

制作标记物：于底材的嫁接面上钻至少三个定位孔，且任意三个所述定位孔之间成三角关系，测量所述定位孔相对于零件的位置信息，获取定位孔的零件坐标；

启动设备：启动激光选区熔融设备，将固定有钻孔后的底材的加工基板装入激光选区熔融设备，对加工基板进行预埋调平；

扫描标记物获取熔池数据：启动同轴熔池监控装置，对所述定位孔的位置区域进行扫描，识别获得定位孔的边缘，根据扫描路径信息获取定位孔的打印坐标；