一种熔丝增材制造栅格舵交叉节点热控制与路径规划方法与流程

本发明涉及增材制造，具体涉及一种熔丝增材制造栅格舵交叉节点热控制与路径规划方法。

背景技术：

1、栅格舵包含大量“井”字形或菱形相交的薄壁网格（如图1所示），熔丝增材制造（包括等离子束熔丝增材制造、电弧熔丝增材制造、电子束熔丝增材制造）因沉积效率高、成本低，非常适合大型栅格舵毛坯成形。

2、传统熔丝增材制造，焊枪在网格交叉节点处多次重叠通过，导致节点区域热量极易剧烈积累，诱发如下问题：

3、熔池过热塌陷，局部壁厚和高度出现突变（过沉积与高度隆起）；

4、节点处晶粒粗大、产生热裂纹及严重的残余应力集中；

5、增加后续精铣加工的刀具冲击与加工余量不均问题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明旨在提供一种熔丝增材制造栅格舵交叉节点热控制与路径规划方法，为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案来实现：

2、一种熔丝增材制造栅格舵交叉节点热控制与路径规划方法，包括以下步骤：

3、s1：打印首层；

4、s1.1：打印外框：采用从起点到终点不暂停的连续打印方式打印外框，起点和终点位置相同；

5、s1.2：在外框上打印多个第一方向格栅壁；

6、s1.2.1：打印第一个第一方向格栅壁，包括打印前半段第一方向格栅壁和打印后半段第一方向格栅壁；

7、打印前半段第一方向格栅壁包括：打印起点在该第一方向格栅壁的中心，打印方向朝向外框，打印至成形的第一方向格栅壁和外框相交；

8、打印后半段第一方向格栅壁包括：打印起点和前半段第一方向格栅壁打印起点相同，打印方向和打印前半段第一方向格栅壁的方向相反，打印至成形的第一方向格栅壁和外框相交；

9、成形的第一方向格栅壁和外框接近相交时，采用第一参数控制方法使成形的第一方向格栅壁和外框进行连接；

10、前半段第一方向格栅壁和后半段第一方向格栅壁形成第一个第一方向格栅壁；

11、s1.2.2：打印其他第一方向格栅壁，打印方法和s1.2.1相同，形成其他第一方向格栅壁；

12、s1.3：在外框上打印多个第二方向格栅壁；

13、s1.3.1：打印第一个第二方向格栅壁，包括打印前半段第二方向格栅壁和打印后半段第二方向格栅壁；

14、打印前半段第二方向格栅壁包括：打印起点和前半段第一方向格栅壁打印起点不处于同一竖直投影位置，打印方向朝向外框，打印至成形的第二方向格栅壁和外框相交；

15、打印后半段第二方向格栅壁包括：打印起点和前半段第二方向格栅壁相同，打印方向和打印前半段第二方向格栅壁的方向相反，打印至成形的第二方向格栅壁和外框相交；

16、成形的第二方向格栅壁和第一方向格栅壁接近相交时，采用第二参数控制方法使成形的第二方向格栅壁和第一方向格栅壁进行连接；

17、成形的第二方向格栅壁和外框接近相交时，采用第一参数控制方法使成形的第二方向格栅壁和外框进行连接；

18、前半段第二方向格栅壁和后半段第二方向格栅壁形成第一个第二方向格栅壁；

19、s1.3.2：打印其他第二方向格栅壁，打印方法和s1.3.1相同，形成其他第二方向格栅壁；

20、s2：打印下一层；

21、s2.1：打印外框：起点和首层外框的打印起点不处于同一竖直投影位置，采用从起点到终点不暂停的连续打印方式打印外框，起点和终点位置相同；

22、s2.2：在外框上打印多个第二方向格栅壁；

23、s2.2.1：打印第一个第二方向格栅壁，包括打印前半段第二方向格栅壁和打印后半段第二方向格栅壁；

24、打印前半段第二方向格栅壁包括：打印起点在该第二方向格栅壁的中心，打印方向朝向外框，打印至成形的第二方向格栅壁和外框相交；

25、打印后半段第二方向格栅壁包括：打印起点和前半段第二方向格栅壁打印起点相同，打印方向和打印前半段第二方向格栅壁的方向相反，打印至成形的第二方向格栅壁和外框相交；

26、成形的第二方向格栅壁和外框接近相交时，采用第一参数控制方法使成形的第二方向格栅壁和外框进行连接；

27、前半段第二方向格栅壁和后半段第二方向格栅壁形成第一个第二方向格栅壁；

28、s2.2.2：打印其他第二方向格栅壁，打印方法和s2.2.1相同，形成其他第二方向格栅壁；

29、s2.3：在外框上打印多个第一方向格栅壁；

30、s2.3.1：打印第一个第一方向格栅壁，包括打印前半段第一方向格栅壁和打印后半段第一方向格栅壁；

31、打印前半段第一方向格栅壁包括：打印起点和前半段第二方向格栅壁打印起点不处于同一竖直投影位置，打印方向朝向外框，打印至成形的第一方向格栅壁和外框相交；

32、打印后半段第一方向格栅壁包括：打印起点和前半段第一方向格栅壁相同，打印方向和打印前半段第一方向格栅壁的方向相反，打印至成形的第一方向格栅壁和外框相交；

33、成形的第一方向格栅壁和第二方向格栅壁接近相交时，采用第二参数控制方法使成形的第一方向格栅壁和第二方向格栅壁进行连接；

34、成形的第一方向格栅壁和外框接近相交时，采用第一参数控制方法使成形的第一方向格栅壁和外框进行连接；

35、前半段第一方向格栅壁和后半段第一方向格栅壁形成第一个第一方向格栅壁；

36、s2.3.2：打印其他第一方向格栅壁，打印方法和s2.3.1相同，形成其他第一方向格栅壁；

37、s3：奇数层均采用s1的方法进行打印，偶数层均采用s2的方法进行打印。

38、可选的，所述第一参数控制方法包括：

39、当焊枪位置和外框中心点之间的距离为w时，暂停送丝，同时焊枪的焊接电流逐步降低至第一电流阈值，格栅壁到达和外框交点位置时熄弧；

40、w为外框厚度。

41、可选的，所述第一电流阈值为原来电流值的50%。

42、可选的，所述熄弧为逐渐熄弧。

43、可选的，所述第二参数控制方法包括：当焊枪位置和已成形栅格壁中心点之间的距离为t时，暂停送丝，同时焊枪的焊接电流逐步降低至第二电流阈值，然后焊接电流保持第二电流阈值，焊枪移动速度不变，当焊枪的位置移动到已成形栅格壁的边缘时，升高电流的同时开始送丝，保证交点处的结合性能；

44、t为已成形栅格壁的壁厚。

45、可选的，第二电流阈值为原来电流值的50%。

46、可选的，所述第二参数控制方法包括：当焊枪位置和已成形栅格壁中心点的距离为t时，焊枪移动速度加速至速度阈值，焊枪的位置移动到已成形栅格壁的边缘时，恢复原来速度；

47、t为已成形栅格壁的壁厚。

48、可选的，所述速度阈值为焊枪原来移动速度的2-3倍。

49、可选的，奇数层的打印外框起点和偶数层的打印外框起点位于非同一轴线上。

50、可选的，所述焊枪上连接有氩气喷吹装置。

51、可选的，所述焊枪上连接有红外相机。

52、本发明具有以下有益效果：

53、综上，本发明能够有效降低熔丝增材制造栅格舵过程中交叉节点区域的热积累，减少过沉积、高度隆起、热裂纹以及残余应力集中等问题，提高栅格舵结构成形精度、表面质量以及整体性能，同时提升大型复杂薄壁栅格结构的增材制造可靠性和适用性。