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一种激光熔覆层及熔池形貌表征方法

阅读：1075发布：2020-06-08

IPRDB可以提供一种激光熔覆层及熔池形貌表征方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明一种激光熔覆层及熔池形貌表征方法属于激光熔覆再制造技术领域，涉及了一种激光熔覆层及熔池形貌表征方法。该方法先利用线切割机沿垂直熔覆层扫描路径的方向将被熔覆完的基体试样切开；然后将切下来的基体试样根据金相试样制备的方法在不同粒度号的砂纸上，按照粒度号从小到大的顺序进行打磨；再将打磨好的基体试样进行超景深拍照；接着利用不同曲率半径的圆弧拓画超景深照片中熔覆层及熔池的形貌轮廓，并记录每段圆弧的曲率半径；最后测量整个形貌轮廓的宽度、高度以及熔覆层和熔池之间的夹角。该方法能快速、准确表征熔覆层及熔池形貌轮廓。，下面是一种激光熔覆层及熔池形貌表征方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种激光熔覆层及熔池形貌表征方法，其特征是，该方法先利用线切割机沿垂直熔覆层扫描路径的方向将被熔覆完的基体试样切开；然后将切下来的基体试样根据金相试样制备的方法在不同粒度号的砂纸上，按照粒度号从小到大的顺序进行打磨；再将打磨好的基体试样进行超景深拍照；接着利用不同曲率半径的圆弧拓画超景深照片中熔覆层及熔池的形貌轮廓，并记录每段圆弧的曲率半径；最后测量整个形貌轮廓的宽度、高度以及熔覆层和熔池之间的夹角，方法的具体步骤如下：步骤1将被熔覆完的基体试样切开

利用线切割机沿垂直熔覆层扫描路径的方向将被熔覆完的基体试样切开；

步骤2打磨切下来的基体试样

将切下来的基体试样根据金相试样制备的方法在不同粒度号的砂纸上，按照粒度号从小到大的顺序进行打磨；

步骤3超景深拍照

利用超景深仪器为打磨好的基体试样进行拍照；

步骤4拓画熔覆层及熔池的形貌轮廓

利用不同曲率半径的圆弧拓画超景深照片中熔覆层及熔池的形貌轮廓，并记录每段圆弧的曲率半径；

步骤5测量熔覆层及熔池的形貌轮廓

测量超景深照片拓画出的整个形貌轮廓的宽度、高度以及熔覆层和熔池之间的夹角。

说明书全文

一种激光熔覆层及熔池形貌表征方法

技术领域

[0001] 本发明属于激光熔覆再制造技术领域，涉及了一种激光熔覆层及熔池形貌表征方法。

背景技术

[0002] 激光熔覆技术是一种先进的再制造技术，由于其有热影响区小、工件变形小和结合强度高等众多优点，所以被广泛的应用在零部件的快速成型和修复领域中。但在零部件的快速成型和修复过程中，激光熔覆的工艺参数对成型和修复质量有着至关重要的影响，而熔覆层的几何形貌又对激光熔覆的搭接率和Z轴提升量等工艺参数有着直接影响，所以激光熔覆层及熔池形貌的表征对零部件的快速成型和修复质量起着至关重要的作用。针对激光熔覆层几何形貌的表征，戴晓琴等人专利“一种自动控制激光—感应复合熔覆涂层几何形貌的方法”(CN103060798 U)提供了一种用熔覆涂层宽度和厚度来表征熔覆涂层几何形貌的方法。针对激光熔池几何形貌的表征，孙军等人专利“一种电渣重熔金属熔池形貌的测定方法”(CN105675513 A)提供了一种用金属熔池的深度来表征熔池几何形貌的方法。但这两种方法都无法充分表征熔覆层及熔池的形貌轮廓，尤其当进行倾斜基面的激光熔覆时，由于重力对熔覆层及熔池所受张力的影响，导致熔覆层及熔池形貌轮廓不再对称，所以此时原来熔覆层及熔池形貌的表征方法就无法表达出重力对熔覆层及熔池形貌轮廓的影响，进而无法研究重力对零部件快速成型和修复质量的影响。所以，为了使熔覆层及熔池形貌轮廓被更加充分的表征出来，从而实现重力对倾斜基面快速成型和修复质量研究的目的，就需要发明一种激光熔覆层及熔池形貌表征方法。

发明内容

[0003] 本发明为克服现有技术的缺陷，特别是当进行倾斜基面的激光熔覆时，由于重力对熔覆层及熔池所受张力的影响，导致熔覆层及熔池形貌轮廓不再对称，所以现有熔覆层及熔池形貌的表征方法就无法表达出重力对熔覆层及熔池形貌轮廓的影响，进而无法研究重力对零部件快速成型和修复质量的影响；特别是针对倾斜基体表面熔覆层及熔池形貌轮廓的表征。发明了一种激光熔覆层及熔池形貌表征方法，该方法先利用线切割机将被熔覆完的基体试样切开。然后将切下来的基体试样根据金相试样制备的方法在不同粒度号的砂纸上进行打磨；再将打磨好的基体试样进行超景深拍照。接着利用不同曲率半径的圆弧拓画超景深照片中熔覆层及熔池的形貌轮廓；最后测量整个形貌轮廓的宽度、高度以及熔覆层和熔池之间的夹角。从而实现了充分表征熔覆层及熔池形貌轮廓的目的，进而可以实现研究重力对倾斜基面快速成型和修复质量影响的目的。

[0004] 本发明采用的技术方案是一种激光熔覆层及熔池形貌表征方法，其特征是，该方法先利用线切割机沿垂直熔覆层扫描路径的方向将被熔覆完的基体试样切开；然后将切下来的基体试样根据金相试样制备的方法在不同粒度号的砂纸上，按照粒度号从小到大的顺序进行打磨；再将打磨好的基体试样进行超景深拍照；接着利用不同曲率半径的圆弧拓画超景深照片中熔覆层及熔池的形貌轮廓，并记录每段圆弧的曲率半径；最后测量整个形貌轮廓的宽度、高度以及熔覆层和熔池之间的夹角。方法的具体步骤如下：

[0005] 步骤1将被熔覆完的基体试样切开

[0006] 利用线切割机沿垂直熔覆层扫描路径的方向将被熔覆完的基体试样切开；

[0007] 步骤2打磨切下来的基体试样

[0008] 将切下来的基体试样根据金相试样制备的方法在不同粒度号的砂纸上，按照粒度号从小到大的顺序进行打磨；

[0009] 步骤3超景深拍照

[0010] 利用超景深仪器为打磨好的基体试样进行拍照；

[0011] 步骤4拓画熔覆层及熔池的形貌轮廓

[0012] 利用不同曲率半径的圆弧拓画超景深照片中熔覆层及熔池的形貌轮廓，并记录每段圆弧的曲率半径；

[0013] 步骤5测量熔覆层及熔池的形貌轮廓

[0014] 测量超景深照片拓画出的整个形貌轮廓的宽度、高度以及熔覆层和熔池之间的夹角。

[0015] 本发明的有益效果是针对倾斜基体表面熔覆层及熔池形貌轮廓提供了一种表征方法。通过不同圆弧的曲率半径、整个形貌轮廓的宽度和高度以及熔覆层和熔池之间的夹角来表征倾斜基体表面熔覆层及熔池形貌轮廓，不仅可以实现充分表征熔覆层及熔池形貌轮廓的目的，还可以实现研究重力对倾斜基面快速成型和修复质量影响的目的。方法简单直接，实现了快速、准确表征熔覆层及熔池形貌轮廓。

附图说明

[0016] 图1为激光熔覆倾斜基体的位置示意图，图2为基体待切割位置示意图，[0017] 图3为基体试样的超景深照片。

[0018] 图4为熔覆层及熔池形貌轮廓的拓画圆弧编号示意图。其中，熔覆层轮廓由1号圆弧、2号圆弧、3号圆弧和4号圆弧包络起来，熔池轮廓由5号圆弧、6号圆弧、7号圆弧、8号圆弧、9号圆弧、10号圆弧和11号圆弧包络起来。

[0019] 图5为熔覆层及熔池整个形貌轮廓示意图。其中，W-宽度，h-高度，α-熔覆层和熔池左夹角，β-熔覆层和熔池右夹角。

具体实施方式

[0020] 以下结合附图及技术方案对本发明进行进一步详细说明。

[0021] 本实例所用基体材料为17CrNiMo6，熔覆层材料为Ni60。基体倾斜角度为60°，激光功率为2000W，扫描速度为0.003m/s，送粉率为20r/min。方法的具体步骤如下：

[0022] 步骤1将被熔覆完的基体试样切开

[0023] 利用线切割机沿垂直熔覆层扫描路径的方向将被熔覆完的基体试样切开，即沿图2中标注切割线的位置处进行切割；

[0024] 步骤2打磨切下来的基体试样

[0025] 将切割下来的其中一块基体试样分别在粒度号为80、120、400、800、1500、2000和2500的砂纸上按照金相试样制备的方法进行打磨，然后再对打磨好的基体试样进行抛光；

[0026] 步骤3超景深拍照

[0027] 利用超景深仪器为打磨好的基体试样进行拍照，如图3所示；

[0028] 步骤4拓画熔覆层及熔池的形貌轮廓

[0029] 利用不同曲率半径的圆弧拓画图3所示超景深照片中熔覆层及熔池的形貌轮廓，并记录每段圆弧的曲率半径。如图4所示，熔覆层轮廓可由1号圆弧、2号圆弧、3号圆弧和4号圆弧共四段包络起来，其中1号圆弧和4号圆弧的曲率半径为27.8mm、2号圆弧曲率半径为13.9mm、3号圆弧曲率半径为4.7mm；熔池轮廓可由5号圆弧、6号圆弧、7号圆弧、8号圆弧、9号圆弧、10号圆弧和11号圆弧共七段包络起来，其中5号圆弧曲率半径为0.4mm、6号圆弧曲率半径为7.5mm、7号圆弧曲率半径为1.5mm、8号圆弧曲率半径为5mm、9号圆弧曲率半径为
4.2mm、10号圆弧曲率半径为0.4mm、11号圆弧曲率半径为5mm；

[0030] 步骤5测量熔覆层及熔池的形貌轮廓

[0031] 测量超景深照片拓画出的整个形貌轮廓的宽度、高度以及熔覆层和熔池之间的夹角。如图5所示整个形貌轮廓的宽度W为5.9mm、高度h为1.9mm以及熔覆层和熔池之间的夹角α为42°、β为41°。

[0032] 该方法实现了快速、准确表征熔覆层及熔池形貌轮廓。

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