一种制造高性能盘类零件的方法及设备技术

本发明专利技术公开一种制造高性能盘类零件的方法及设备，涉及盘类零件的生产制造技术领域，以解决盘类零件性能较差的问题。所述制造高性能盘类零件的方法包括将盘类零件安装在高速转台上；控制激光头倾斜至指定角度；启动校点工具，测量盘类零件的内径和外径；检测盘类零件的表面初始温度；向送粉器中放入熔覆粉末；输入熔覆参数；通过校点工具控制激光头移动至初始熔覆位置；启动超高速激光熔覆设备的熔覆程序，在盘类零件的表面形成具有良好性能的熔覆层。所述制造高性能盘类零件的设备实施上述技术方案所提的制造高性能盘类零件的方法。本发明专利技术提供的制造高性能盘类零件的方法用于生产制造高性能的盘类零件。产制造高性能的盘类零件。产制造高性能的盘类零件。

【技术实现步骤摘要】
一种制造高性能盘类零件的方法及设备


[0001]本专利技术涉及盘类零件的生产制造
，尤其涉及一种制造高性能盘类零件的方法及设备。

技术介绍

[0002]超高速激光熔覆技术(Ultra High
‑
Speed Laser Cladding)于2017年由德国弗朗霍夫学院提出，其通过加工过程中激光与粉末均聚焦于工件上方，使得能量大部分作用于粉末而非基材，采用这种方法，熔覆过程中基体的热输入极小，但却能保证熔融粉末与基体发生充分冶金结合，且熔覆速率可达到25～200m/min，大大降低了激光熔覆的成本，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，也是制造制动盘耐磨层的潜在技术手段。
[0003]现有的盘式制动系统中，通常采用制动盘与闸片之间的摩擦进行制动，传统的高铁用制动盘通常由灰铸铁或刚系材料制成，具有高导热容、成本低廉等优势，但是其耐磨和耐腐蚀等性能较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种制造高性能盘类零件的方法，用于提高盘类零件的性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种制造高性能盘类零件的方法，基于超高速激光熔覆技术，包括：
[0007]S1：将盘类零件安装在超高速激光熔覆设备的高速转台上，使盘类零件与高速转台同轴设置；
[0008]S2：控制超高速激光熔覆设备的激光头倾斜至指定角度A
°
；
[0009]S3：启动超高速激光熔覆设备的校点工具，在盘类零件的表面建立运动坐标系；
[0010]S4：根据运动坐标系测量盘类零件的内径R_inner和外径R_outer，以盘类零件的内径R_inner和外径R_outer之间的区域作为待熔覆区域；
[0011]S5：检测盘类零件的表面初始温度，判断盘类零件的表面初始温度是否满足熔覆要求；
[0012]S6：向超高速激光熔覆设备的送粉器中放入熔覆粉末；
[0013]S7：输入熔覆参数；
[0014]S8：通过校点工具控制激光头移动至初始熔覆位置；
[0015]S9：启动超高速激光熔覆设备的熔覆程序，在盘类零件的表面形成具有良好性能的熔覆层。
[0016]与现有技术相比，本专利技术提供的制造高性能盘类零件的方法中，通过超高速激光熔覆设备可以在盘类零件的表面形成熔覆层，熔覆层可以为耐磨层、耐腐蚀层和减振层等
材料，以使具有熔覆层的盘类零件具有耐磨、耐腐蚀和减振等性能，从而提高盘类零件的性能和使用寿命；通过上述方法可以控制激光头的倾斜角度、自动调整激光头至初始熔覆位置以及自动控制激光头开始熔覆工艺，使得超高速激光熔覆设备能够对激光头进行初始位置的自动校点和根据激光头的位置精确进行熔覆工艺，提高超高速激光熔覆设备自动化程度和熔覆精度，降低超高速激光熔覆设备的操作难度，提高盘类零件的生产效率；另外，采用上述熔覆程序时，激光头的初始熔覆位置不固定，使得激光头可以从多个位置沿不同方向对盘类零件进行多向熔覆，提高熔覆层的厚度均匀性和保证盘类零件变形的可控性。
[0017]可选的，在上述制造高性能盘类零件的方法中，在盘类零件的表面建立运动坐标系，具体为在盘类零件上建立工具坐标系xyz，根据工具坐标系xyz求出盘类零件的圆心坐标P0(x0，y0，z0)；以盘类零件的圆心坐标P0作为极点，以盘类零件的半径作为极径，根据直角坐标系与极坐标系之间的转换公式，建立极坐标系Pr(r，θ)。如此设置，便于精确调整激光头的熔覆位置。
[0018]可选的，在上述制造高性能盘类零件的方法中，激光头的初始熔覆位置为Pr_start(r0，θ0)，初始熔覆位置位于盘类零件的外部，r0<R_inner
‑
W/2或r0>R_outer+W/2，W为设定的熔覆道间距。如此设置，便于激光头从盘类零件的外部开始熔覆，使得熔覆层能够充分覆盖盘类零件的表面，防止盘类零件上出现未被熔覆的区域而影响其使用寿命。
[0019]可选的，在上述制造高性能盘类零件的方法中，超高速激光熔覆设备的熔覆程序为：
[0020]S01：启动高速转台，当高速转台的角速度稳定至ω＝V/r0时，输入保护气体，启动送粉器进行送粉，直至送粉量达到设定送粉量PR，其中，V为设定的激光扫描速率；
[0021]S02：启动激光头的运动控制机构，激光头在盘类零件上的实时熔覆位置为Pri(r
i
，θ
i
)，激光头在熔覆时的偏转角度实时变化，偏转角度的变化范围为由A
°
～
‑
A
°
，且高速转盘每转动一圈，激光头的偏转角度减小2A/((R_outer
‑
R_inner+W)/W)，其中，A为设定的最大偏转角度；
[0022]当r0<R_inner
‑
W/2时，运动控制机构控制激光头沿盘类零件的半径方向、朝实时熔覆位置Pri极径增大的方向移动；
[0023]当r0>R_outer+W/2时，运动控制机构控制激光头沿盘类零件的半径方向、朝实时熔覆位置Pri极径减小的方向移动；
[0024]S03：当R_inner
‑
W/2≤r
i
≤R_outer+W/2时，启动激光；
[0025]S04：当r0<R_inner
‑
W/2且r
i
>R_outer+W/2时，关闭激光；或者，当r0>R_outer+W/2且r
i
<R_inner
‑
W/2时，关闭激光；
[0026]S05：激光关闭后，控制送粉器停止送粉，控制运动控制机构停止运动，控制高速转台停止转动。如此设置，当激光头移动到设定的熔覆终点位置时，能够自动且精准的控制停止熔覆工艺，进一步提高超高速激光熔覆设备的自动化程度。
[0027]可选的，在上述制造高性能盘类零件的方法中，运动控制机构实时调控激光头的移动速度，激光头的实时移动速度为U
i
＝W
×
(ω
i
/2π)，ω
i
＝V/r
i
，激光头的调速频率为80HZ～250HZ。如此设置，便于精确调控激光头的速度。
[0028]可选的，在上述制造高性能盘类零件的方法中，当需要在盘类零件上形成多层熔覆层时，先形成前一层熔覆层，然后以前一层熔覆层上需要进行熔覆工艺的表面作为熔覆
平面，再次执行步骤S2至S9，以在前一层熔覆层上形成后一层熔覆层。如此设置，便于形成多层熔覆层。
[0029]可选的，在上述制造高性能盘类零件的方法中，熔覆层包括耐磨层和耐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造高性能盘类零件的方法，其特征在于，基于超高速激光熔覆技术，包括：S1：将盘类零件安装在超高速激光熔覆设备的高速转台上，使所述盘类零件与所述高速转台同轴设置；S2：控制所述超高速激光熔覆设备的激光头倾斜至指定角度A
°
；S3：启动所述超高速激光熔覆设备的校点工具，在所述盘类零件的表面建立运动坐标系；S4：根据所述运动坐标系测量所述盘类零件的内径R_inner和外径R_outer，以所述盘类零件的内径R_inner和外径R_outer之间的区域作为待熔覆区域；S5：检测所述盘类零件的表面初始温度，判断所述盘类零件的表面初始温度是否满足熔覆要求；S6：向所述超高速激光熔覆设备的送粉器中放入熔覆粉末；S7：输入熔覆参数；S8：通过所述校点工具控制所述激光头移动至初始熔覆位置；S9：启动所述超高速激光熔覆设备的熔覆程序，在所述盘类零件的表面形成具有良好性能的熔覆层。2.根据权利要求1所述的制造高性能盘类零件的方法，其特征在于，所述的在所述盘类零件的表面建立运动坐标系，具体为：在所述盘类零件上建立工具坐标系xyz，根据所述工具坐标系xyz求出所述盘类零件的圆心坐标P0(x0，y0，z0)；以所述盘类零件的圆心坐标P0作为极点，以所述盘类零件的半径作为极径，根据直角坐标系与极坐标系之间的转换公式，建立极坐标系Pr(r，θ)。3.根据权利要求2所述的制造高性能盘类零件的方法，其特征在于，所述激光头的初始熔覆位置为Pr_start(r0，θ0)，所述初始熔覆位置位于所述盘类零件的外部，r0<R_inner
‑
W/2或r0>R_outer+W/2，W为设定的熔覆道间距。4.根据权利要求3所述的制造高性能盘类零件的方法，其特征在于，所述超高速激光熔覆设备的熔覆程序为：S01：启动所述高速转台，当所述高速转台的角速度稳定至ω＝V/r0时，输入保护气体，启动所述送粉器进行送粉，直至送粉量达到设定送粉量PR，其中，V为设定的激光扫描速率；S02：启动所述激光头的运动控制机构，所述激光头在所述盘类零件上的实时熔覆位置为Pri(r
i
，θ
i
)，所述激光头在熔覆时的偏转角度实时变化，偏转角度的变化范围为由A
°
～
‑
A
°
，且所述高速转盘每转动一圈，所述激光头的偏转角度减小2A/((R_outer
‑
R_inner+W)/W)；当r0<R_inner
‑
W/2时，所述运动控制机构控制所述激光头沿所述盘类零件的半径方向、朝所述实时熔覆位置Pri极径增大的方向移动；当r0&g...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志玮，刘朋，蔡国双，齐欢，
申请(专利权)人：上海彩石激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：