(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210876051.5 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 余圣甫　余振宇　林海涛　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 孔娜 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于热-冷丝复合的钛合金织构控制方法、 系统及装置 (57)摘要 本发明属于增材制造领域， 并具体公开了一 种基于热 ‑冷丝复合的钛合金织构控制方法、 系 统及装置， 其包括： 获取钛合金零件数模不同空 间区域的力学性能要求分布图； 基于力学性能要 求分布图进行零件划分， 得到零件对应的子部 分； 基于力学性能要求获取子部分中的第一分 布， 即晶粒尺寸分布， 进而确定热丝对应的脉冲 相关参数； 获取子部分中的送丝速度曲线； 基于 送丝速度曲线和脉冲相关参数确定焊道成型尺 寸， 基于焊道成型尺寸对子部分进行切片， 以此 为基础对每层切片进行打印， 层层堆砌得到打印 好的制件。 本发明基于脉冲相关参数 ‑晶粒尺寸 ‑ 力学性能之间的关系实现对零件力学性能的调 控， 使钛合金零件不同区域的力学性能满足需 求。 权利要求书2页 说明书13页 附图7页 CN 115329662 A 2022.11.11 CN 115329662 A 1.一种基于热 ‑冷丝复合的钛 合金织构控制方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 将钛合金零件数模在预设条件下进行模拟仿真， 得到零件数模不同空间区域的力 学性能要求分布图； S2、 基于所述力学性能要求分布图进行零件划分， 得到若干零件 对应的子 部分； S3、 对任意一个子部分， 基于力学性能要求获取子部分中的第 一分布， 所述第 一分布表示零件子部分中的晶粒 尺寸分布； 基于所述第一分布确定热丝对应的脉冲相关参数， 所述脉冲相关参数包括脉冲频率、 占空比、 脉冲峰值、 脉冲基值中的至少一种； 获取子部分中的送丝速度曲线， 所述送丝速度曲线包括热丝送丝速度曲线和冷丝送丝 速度曲线； S4、 基于所述送丝速度曲线以及所述脉冲相关参数确定焊道成型尺寸， 基于所述焊道 成型尺寸对子部分进行切片， 以此为基础对每层切片进行打印， 层层堆砌得到打印好的制 件。 2.如权利要求1所述的基于热 ‑冷丝复合的钛合金织构控制方法， 其特征在于， 基于力 学性能要求获取子部分中的第一分布， 基于所述第一分布确定热丝对应的脉冲相关参数， 还包括： 基于多步卷积神经网络获取力学性能 ‑第一分布 ‑脉冲相关参数之间的映射关系； 其中， 所述多步卷积神经网络包括两部分， 其中， 第 一部分将材料对应的脉冲相关参数 转化为晶粒尺寸分布 矩阵； 第二部分将晶粒尺寸分布 矩阵转化为对应的力学性能预测值。 3.如权利要求2所述的基于热 ‑冷丝复合的钛合金织构控制方法， 其特征在于， 所述多 步卷积神经网络基于如下步骤进行训练： 获取卷积神经网络的初始模型； 所述卷积神经网络的初始模型包括第 一部分和第 二部 分， 其中， 所述第一部 分至少包括若干卷积层， 所述第二部分至少包括若干卷积层和一个全 连接层； 获取第一训练样本集和第 二训练样本集， 所述第 一训练样本集中包括多 张不同脉冲相 关参数下晶粒尺寸分布的样本， 所述第二训练样本集中包括多个不同晶粒尺寸分布下力学 性能实测样本； 分别基于所述第一训练样本集、 第二训练样本集进行初始模型第一部分、 第二部分的 多轮训练， 获得 预训练好的初始模型第一部分、 第二部分； 获取联合训练样本集， 所述联合训练样本集包括多个不同脉冲相关参数下的力学性 能 实测样本； 基于所述联合训练样本集对预训练好的初始模型的第一部分、 第二部分进行联合训 练， 得到训练好的多步卷积神经网络模型。 4.如权利要求1所述的基于热 ‑冷丝复合的钛合金织构控制方法， 其特征在于， 获取子 部分中的送丝 速度曲线， 包括： 获取所述子部分中的第二分布， 所述第二分布 表示零件子部分中的成分 分布； 获取热丝、 冷丝的对应成分； 基于所述第 二分布以及所述热丝、 冷丝的对应成分确定热丝速度与冷丝速度的匹配关权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115329662 A 2系， 基于所述匹配关系确定所述子 部分中的送丝 速度曲线。 5.如权利要求4所述的基于热 ‑冷丝复合的钛合金织构控制方法， 其特征在于， 基于所 述第二分布以及所述热丝、 冷丝的对应成分确定热丝 速度与冷丝 速度的匹配关系， 还 包括： 所述热丝 速度在第一预设阈值范围内波动。 6.如权利要求1所述的基于热 ‑冷丝复合的钛合金织构控制方法， 其特征在于， 基于所 述力学性能要求分布图进行零件划分， 包括： 基于零件成型 方向进行第一划分， 得到第一划分结果； 基于所述力学性能要求分布图对所述第一划分结果进行进一步划分， 得到零件子部 分。 7.如权利要求6所述的基于热 ‑冷丝复合的钛合金织构控制方法， 其特征在于， 基于所 述力学性能要求分布图对所述第一划分结果进行进一 步划分， 得到零件子 部分， 还包括： 当所述零件子部分的大小小于第二预设阈值时， 将其与最近邻的子部分进行合并， 或 者， 将其与力学性能要求 最接近的子部分进行合并。 8.如权利要求1所述的基于热 ‑冷丝复合的钛合金织构控制方法， 其特征在于， 基于所 述第一分布确定热丝对应的脉冲相关参数， 还 包括： 确定参数跳跃幅值阈值； 当相邻子部分之间的脉冲相关参数超过所述参数跳跃幅值 时， 采用均值化处理修正所 述电弧工艺 参数。 9.一种基于热 ‑冷丝复合的钛合金织构控制系统， 其特征在于， 包括模拟仿真模块、 零 件划分模块、 第一分布获取模块、 脉冲参数确定模块、 送丝速度曲线获取模块和零件成型模 块， 其中： 模拟仿真模块， 用于将钛合金零件数模在预设条件下进行模拟仿真， 得到零件数模不 同空间区域的力学性能要求分布图； 零件划分模块， 用于基于所述力学性能要求分布图进行零件划分， 得到若干零件对应 的子部分； 第一分布获取模块， 用于对任意一个子部分， 基于力学性能要求获取子部分中的第一 分布， 所述第一分布 表示零件子部分中的 晶粒尺寸分布； 脉冲参数确定模块， 用于基于所述第一分布确定热丝对应的脉冲相关参数， 所述脉冲 相关参数包括脉冲频率、 占空比、 脉冲峰值、 脉冲基值中的至少一种； 送丝速度曲线获取模块， 用于获取子部分中的送丝速度曲线， 所述送丝速度曲线中包 括热丝送丝 速度曲线和冷丝送丝 速度曲线； 零件成型模块， 用于基于所述送丝速度曲线以及所述脉冲相关参数确定焊道成型尺 寸， 基于所述焊道成型尺寸对所述子部 分进行切片， 以此为基础 对每层切片进 行打印， 层层 堆砌得到打印好的制件。 10.一种基于热 ‑冷丝复合的钛合金织构控制装置， 其特征在于， 包括处理器， 所述处理 器用于执 行如权利要求1 ‑8任一项所述的基于热 ‑冷丝复合的钛 合金织构控制方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115329662 A 3