一种超高速激光熔覆复杂曲面回转体的方法技术

本发明专利技术涉及激光熔覆技术，特指一种超高速激光熔覆复杂曲面回转体的方法。该方法首先根据工艺需求设置熔覆线速度V等参数；根据搭接率δ和超高速激光熔覆单道宽度D

【技术实现步骤摘要】
一种超高速激光熔覆复杂曲面回转体的方法
本专利技术涉及激光熔覆技术，特指一种超高速激光熔覆复杂曲面回转体的方法。
技术介绍
2017年由德国弗朗霍夫学院提出的超高速激光熔覆技术(UltraHigh-SpeedLaserCladding)，熔覆速率可达到25～200m/min，加工过程中激光聚焦于工件上方，使得能量大部分作用于工件上方的粉末，采用这种方法，熔覆过程中基体的热输入极小，但却能保证粉末与基体发生充分冶金结合，一般稀释率仅在2～4％左右。因此，可以制备超薄且质量很高的涂层，根据熔覆速率不同，涂层厚度基本仅在25～400μm之间，且涂层表面光洁度很好，通过简单的磨削与抛光即可投入使用，被誉为替代传统电镀工艺的先进绿色制造技术，具有广阔的应用前景。超高速激光熔覆基于同轴送粉喷嘴的优化设计实现了粉末粒子与激光束的最佳耦合，在高能密度激光束的作用下使粉末与高速运动的基体表面同时熔化，快速凝固后形成与基体呈高强冶金结合的熔覆层，极大提高了熔覆速率，突破了传统熔覆的效率瓶颈。与传统激光熔覆相比，超高速激光熔覆解决了能量利用效率低、对基体热影本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高速激光熔覆复杂曲面回转体的方法，其特征在于，根据工艺需求设置熔覆线速度V、激光束功率P、超高速激光熔覆离焦量H、熔覆搭接率δ和超高速激光熔覆单道宽度以及载气流量、保护气流量参数；在复杂曲面回转体轮廓母线上设置熔覆路径节点，将复杂曲面回转体超高速激光熔覆路径设置为i段空间螺旋线，通过控制熔覆过程中工件转动角速度ω

【技术特征摘要】
1.一种超高速激光熔覆复杂曲面回转体的方法，其特征在于，根据工艺需求设置熔覆线速度V、激光束功率P、超高速激光熔覆离焦量H、熔覆搭接率δ和超高速激光熔覆单道宽度以及载气流量、保护气流量参数；在复杂曲面回转体轮廓母线上设置熔覆路径节点，将复杂曲面回转体超高速激光熔覆路径设置为i段空间螺旋线，通过控制熔覆过程中工件转动角速度ωi，超高速激光熔覆头的移动和转动，有效调控超高速激光熔覆头与高速回转的复杂曲面回转体相对运动，实现熔覆过程中的搭接率δ、熔覆线速度V、离焦量H熔覆参数稳定性，保证熔覆效率，进而在复杂曲面回转体表面制备质量良好，薄厚均匀的涂层；具体步骤如下：
步骤1，设置平面直角坐标系
在复杂曲面回转体轴向截面上建立直角坐标系，将复杂曲面回转体轴线设为X轴，径向方向设为Y轴，复杂曲面回转体轮廓母线置于第一象限；
步骤2，求取熔覆进给步长ΔL
ΔL＝DL(1-δ)(1)；
其中：ΔL为熔覆进给步长，单位：mm；δ为熔覆搭接率，0<δ<1；DL为超高速激光熔覆单道宽度，单位：mm；
步骤3，设置熔覆路径节点



求得熔覆路径节点(Xi，Yi)以及节点法线方向与X轴交角θi；
θi＝arctan((1+f(Xi)′2)/(-f(Xi)′(1+f(Xi)′2)))(3)；
其中：i＝1,2,3…，imax，Xmax、Xmin为X定义域内最大、最小值；Xi为熔覆路径上第i个节点的X轴坐标，单位：mm；Yi为熔覆路径上第i个节点的Y轴坐标，单位：mm；θi为熔覆路径上第i个节点的法线方向与X轴交角；
步骤4，求取熔覆i段路径时所用时间Ti，工件转动角速度ωi
Ti＝((Yi+Yi-1)π)/V；(4)；
ωi＝2V/(Yi+Yi-1)(5)；
其中：i＝1,2,3…imax，Xmax、Xmin为X定义域内最大、最小值；Ti为熔覆第i段路径所用时间，单位：s；ωi为熔覆第i段路径时工件回转角速度，单位：rad/s；V为熔覆线速度，单位mm/s；Yi为熔覆路径上第i个节点的Y轴坐标；
步骤5，求取超高速激光熔覆头控制参数






εi＝(θ...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁金忠，杜家龙，徐祥，罗开玉，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32