專利名稱：一種自動控制激光－感應復合熔覆涂層幾何形貌的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合熔覆涂層幾何形貌的方法，尤其涉及一種自動控制激光一感應復合熔覆涂層幾何形貌的方法。
背景技術：
近年來，可以在高效率條件下，將涂層內(nèi)的熱應力降低到最小程度，從而制備高性能的無裂紋涂層的激光一感應復合熔覆技術(Shengfeng Zhou, Yongjun Huang, XiaoyanZeng. Microstructure characteristics of Ni—based WC composite coatings by laserinduction hybrid rapid cladding. Materials Science and Engineering: A， 2008，480 (1-2) :564-572)在關鍵零部件的表面強化與修復以及快速造等領域具有廣闊的應用前景，引起了人們的廣泛關注。但是，在激光一感應復合熔覆過程中，由于感應加熱源的引入，使工藝參數(shù)對熔覆層質(zhì)量的影響因素增加，根據(jù)涂層幾何形貌與性能的要求，如何快速且合理地選擇復合熔覆工藝參數(shù)成為制備高質(zhì)量激光一感應復合熔覆涂層的關鍵。其中，涂層幾何形貌的計算方法對選擇與調(diào)節(jié)激光一感應復合熔覆工藝參數(shù)、控制涂層性能具有十分重要的意義。在單純激光熔覆過程中，Lalas等人(C. Lalas, K. Tsirbas,K. Salonitisj et al. An analytical model of the laser clad geometry. TheInternational Journal of Advanced manufacturing Technology, 2007， 32 (1-2):34-41)建立了 Ni基合金涂層厚度的計算方法，利用該方法計算涂層厚度的最小誤差為22%，并且隨著激光掃描速度的增加，誤差逐漸增加，顯然該計算涂層厚度的方法并不適合于激光掃描速度高達3000 mm/min (約是單純激光熔覆激光掃描速度的5倍)的激光一感應復合熔覆技術，而且不能有效地在線自動控制激光熔覆涂層的幾何形貌。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種自動控制激光一感應復合熔覆涂層幾何形貌的方法。本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，其方法與步驟為
(I)計算單道激光一感應復合熔覆涂層的幾何形貌
1)在單道激光一感應復合熔覆過程中，調(diào)節(jié)激光功率與感應加熱溫度，使激光掃描速度Vs為900 5000 mm/min時，涂層的稀釋率小于10% ；
2)單道激光一感應復合熔覆涂層寬度W主要受激光光斑直徑D的影響，為激光光斑直徑D的85% ；
3)激光一感應復合熔覆所用合金粉末由i種組元構成，由合金粉末中i組元的密度Pi與體積V1計算合金粉末的平均密度
權利要求
1.一種自動控制激光一感應復合熔覆涂層幾何形貌的方法，其特征是方法與步驟為 (1)計算單道激光一感應復合熔覆涂層的幾何形貌 1)在單道激光一感應復合熔覆過程中，調(diào)節(jié)激光功率與感應加熱溫度，使激光掃描速度Vs為900 5000 mm/min時，涂層的稀釋率小于10% ； 2)單道激光一感應復合熔覆涂層寬度W主要受激光光斑直徑D的影響，為激光光斑直徑D的85% ； 3)單道激光一感應復合熔覆所用合金粉末由i種組元構成，由合金粉末中i組元的密度P-與體積％計算合金粉末的平均密度
2.根據(jù)權利要求1所述的一種自動控制單道激光一感應復合熔覆涂層幾何形貌的方法，其特征在于單道激光一感應復合熔覆涂層的橫截面為半橢圓形，計算的單道激光一感應復合熔覆涂層厚度=ZJ-FJ，計算的單道激光一感應復合熔覆涂層寬度W=O. 85 · D0
3.根據(jù)權利要求1所述的一種自動控制單道激光一感應復合熔覆涂層幾何形貌的方法，其特征在于進行所述的步驟(3)時，當計算的涂層厚度H大于實時測量的涂層厚度Ht或計算的涂層寬度W小于實時測量的涂層寬度Wt，計算的涂層厚度H與實時測量的涂層厚度Ht之間或計算的涂層寬度W與實時測量的涂層寬度Wt之間的相對誤差大于1. 0%時，減小激光功率P或減小送粉率或增加激光掃描速度Vs。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種自動控制單道激光一感應復合熔覆涂層幾何形貌的方法，其特征在于進行所述的步驟(3)時，當計算的涂層厚度H小于實時測量的涂層厚度Ht或計算的涂層寬度W大于實時測量的涂層寬度Wt，計算的涂層厚度H與實時測量的涂層厚度Ht之間或計算的涂層寬度W與實時測量的涂層寬度Wt之間的相對誤差大于1. 0%時，增加激光功率P或增加送粉率或減小激光掃描速度Vs。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種自動控制單道激光一感應復合熔覆涂層幾何形貌的方法， 其特征在于激光測厚儀與激光測寬儀可以在線實時測量單道激光一感應復合熔覆涂層厚度與寬度，以及與激光一感應復合熔覆系統(tǒng)的數(shù)控裝置進行串口通訊，實現(xiàn)數(shù)控裝置對激光一感應復合熔覆工藝參數(shù)的在線調(diào)節(jié)與監(jiān)控。
全文摘要
一種自動控制單道激光－感應復合熔覆涂層幾何形貌的方法，該方法的特點是(1)根據(jù)單道激光－感應復合熔覆涂層的橫截面為半橢圓形，涂層寬度為激光光斑直徑D的85%；(2)采用激光測厚儀與激光測寬儀在線實時測量單道激光－感應復合熔覆涂層的厚度與寬度；(3)當計算的涂層厚度、寬度與實時測量的涂層厚度、寬度之間的相對誤差大于1.0%時。因此，本發(fā)明的方法能夠快速選擇優(yōu)化的工藝參數(shù)，實現(xiàn)涂層幾何形貌的自動控制，大幅度減少實際生產(chǎn)中的工藝探索實驗工作量，具有降低生產(chǎn)成本，減小后序機械加工量，提高生產(chǎn)效率以及高精度與高自動化程度等優(yōu)點。
文檔編號C23C24/10GK103060798SQ20131002363
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權日2013年1月23日
發(fā)明者戴曉琴, 周圣豐, 顏超, 劉勇, 邵志松, 王春霞 申請人:南昌航空大學