A method of heating a specified temperature field by laser heating the surface of a metal component. A high absorptivity coating is coated on a metal component. By controlling the coating coating on the coating rate of different parts of the metal parts, the laser absorptivity and the distribution of the thermal physical parameters of the metal parts are changed, and the finger is illuminated by the light intensity laser spot of the space. The fixed temperature field can improve the laser absorption capacity of the metal parts. At the same time, different coating schemes can be designed by the existing laws to heat the different surface temperature fields for the same metal parts. The invention has the characteristics of short design cycle, automatic operation process, low time and capital cost.
【技术实现步骤摘要】
激光加热金属部件表面得到指定温度场的方法
本专利技术涉及激光加热金属部件,特别是激光加热金属部件表面得到指定温度场的方法。
技术介绍
激光具有高亮度、高单色行和高相干性,激光的高方向性可以保证激光对非照射部位热影响很小,且极易与数控技术配合。将连续激光加载到金属材料表面,可对光斑内区域进行持续加热。但激光与材料的相互作用是一个复杂的物理过程,其温度场的分布不仅与材料的本身性质(热容、热导系数、比重)有关,还与激光参数(功率涂覆率、能量分布、作用时间)有关,而且激光与材料相互作用会受光学吸收、反射、辐射、热辐射、热传导及等离子体效应与溅射效应的影响,使被加热表面与光辐射交换变得极为复杂。目前,对金属部件进行激光加热的方法主要是利用激光的时空分布可控性,通过二元光学整形元件对激光光束进行空间能量的分配,并采用电脑控制激光在时间域上的能量输出,从而得到特定的温度场。现有激光加热方法,没有考虑金属部件经加工强化处理后,由于表面较高光洁度导致的高反射率现象,激光能量利用率低,为达到指定温度需要选用高成本的大功率激光器,使激光表面加热不能充分发挥高效率、高效益、低能耗的特点。同时,现有激光加热方法,针对不同零部件、温度场均需单独设计激光光束整形元件,设计周期长,时间、资金成本高昂。因此,现有技术的不足就需要提供一种激光能量利用率高,设计成本低的金属部件激光加热方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有激光加热方法能量利用率低,激光器功率要求高,设计周期长,时间、资金成本高的缺点,提供一种激光加热金属部件得到指定温度场的方法,该方法通过控制涂层涂覆在金属部件不 ...
【技术保护点】
1.一种激光加热金属部件表面得到指定温度场的方法,其特征在于该方法包括如下步骤:1)测试试验:在金属部件被加热面以涂覆率为1均匀涂覆涂层,以不同功率激光光束进行加热,采用测温仪记录金属部件的涂覆层在不同功率激光加热下加热至指定时刻的温度分布,选择满足金属部件所需达到的温度分布的最低功率作为加热功率,更改加热面涂覆涂层涂覆率,以选定功率激光进行加热,采用测温仪记录金属部件的涂覆层温度随加热时间的变化关系,重复进行几组试验,得到几组不同涂层涂覆率下金属部件涂层温度随加热时间变化关系:所述的涂层涂覆率=Sα/S0,其中,Sα为统计区域中涂覆涂层所占面积,S0为统计区域总面积;2)模拟计算:对金属部件表面加热区域进行网格划分,选取每个网格区域的温度特征点,根据在所选激光加热功率下实测金属部件在不同涂层涂覆率时涂层温度随加热时间变化关系,选取指定加热时刻不同涂覆率的金属部件涂层的温度记录,得到金属部件各特征点在指定加热时长的温度与涂覆率的关系,根据金属部件所需达到的温度分布,得到金属部件特征点通过激光加热达到指定温度的涂层相应的涂覆率,以特征点相应的涂覆率作为所属网格区域的涂覆率;3)涂层涂覆: ...
【技术特征摘要】
1.一种激光加热金属部件表面得到指定温度场的方法,其特征在于该方法包括如下步骤:1)测试试验:在金属部件被加热面以涂覆率为1均匀涂覆涂层,以不同功率激光光束进行加热,采用测温仪记录金属部件的涂覆层在不同功率激光加热下加热至指定时刻的温度分布,选择满足金属部件所需达到的温度分布的最低功率作为加热功率,更改加热面涂覆涂层涂覆率,以选定功率激光进行加热,采用测温仪记录金属部件的涂覆层温度随加热时间的变化关系,重复进行几组试验,得到几组不同涂层涂覆率下金属部件涂层温度随加热时间变化关系:所述的涂层涂覆率=Sα/S0,其中,Sα为统计区域中涂覆涂层所占面积,S0为统计区域总面积;2)模拟计算:对金属部件表面加热区域进行网格划分,选取每个网格区域的温度特征点,根据在所选激光加热功率下实测金属部件在不同涂层涂覆率时涂层温度随加热时间变化关系,选取指定加热时刻不同涂覆率的金属部件涂层的温度记录,得到金属部件各特征点在指定加热时长的温度与涂覆率的关系,根据金属部件所需达到的温度分布,得到金属部件特征点通过激光加热达到指定温度的涂层相应的涂覆率,以特征点相应的涂覆率作为所属网格区域的涂覆率;3)涂层涂覆:根据金属部件各网格区域的涂层涂覆率,将涂层涂覆于金属部件各网格的加热区域;4)激光加热:采用所选功率的激光光束对已涂覆涂层的金属部件进行加热,加热指定的时间得到所需的温度场。2.根据权利要求1所述的激光加热金属部件得到指定温度场的方法,其特征在于所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:徐熠,刘旭,董晶瑾,
申请(专利权)人:中船海洋动力部件有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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