[发明专利]锥体形零件表面的激光熔覆方法

说明书

技术领域

本发明属于高附加值、精密或大型零部件的表面改性领域，具体涉及一种锥体形零件表面的激光熔覆方法。

背景技术

激光熔覆是一种新的表面改性技术，是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。

锥体形零件在一些重要的场合中应用，比如矿料输送，电气电站等领域，为了提高表面的耐磨性，耐蚀性、耐冲击性，提高零件的性能，增加零件的使用寿命，需对锥体形的表面通过激光熔覆从而提高零件的综合性能指标。但锥体形的表面是一个空间曲面，形状较为复杂，常规的轨迹控制方法较难精确地实现锥体形表面的熔覆。

经对现有技术文献检索分析，发现并无锥体形零件表面或者空间圆锥面类零件的激光熔覆轨迹控制方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种锥体形零件表面的激光熔覆方法。本发明的方法简便易行、高效、路径和姿态控制精确，可有效的提高熔覆的质量和效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种锥体形零件表面的激光熔覆方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、将所述锥体形零件通过工装与变位机同轴装卡固定在变位机上；

步骤二、所述变位机和激光熔覆工作点P运动到熔覆起始位置，此时锥体形零件的熔覆面位于水平位置；

步骤三、激光加工头做水平方向向前(外锥面)或者向后移动(内锥面)，变位机倾斜轴始终保持角度不变，而变位机绕旋转轴周期性地作循环的圆周运动，与此同时激光加工头开始出激光和同轴送粉；变位机每转完一圈，激光加工头平移的熔覆间距递增d，直至激光熔覆工作点P转动到设定距离或者循环到设定次数，即完成所述锥体形零件表面的激光熔覆。

优选地，步骤二中，所述熔覆起始位置具体为：变位机位于顺时针倾斜角度θ_P，该角度应等于锥体形零件自身锥面的倾斜角度θ(即熔覆锥体的斜面倾角)，此时锥体的熔覆面处于水平位置，调整激光加工头垂直向下，并调整其激光熔覆工作点P位于所述锥体形零件表面的熔覆开始处。该熔覆开始处为锥体形零件的最大熔覆锥面处或最小熔覆锥面处。

优选地，步骤三中，所述变位机每转完一圈，激光加工头的熔覆工作点P平移一个熔覆间距d的距离，此时该道熔覆的熔覆半径为r_n＝r_n-1+dsinθ，θ为熔覆锥体的斜面倾角，也即θ＝θ_P。

优选地，步骤三中，所述激光加工头的熔覆工作点P向前平移熔覆间距d距离的时间与变位机在每次循环中转完一圈的时间相同，则T_n＝T_n-1+ΔT，每次循环的时间增量为n为循环次数，v为熔覆速度。

优选地，步骤三中，所述激光熔覆为多道焊，其最大熔覆循环次数为R₂为锥体形零件最大熔覆锥面处的熔覆半径，R为锥体形零件最小熔覆锥面处的熔覆半径

优选地，所述激光熔覆方法还包括如下步骤：

A、所述整个锥体形零件表面的激光熔覆完成后，锥体形新的表面为原表面加上一个熔覆层的厚度δ，在此时在特定道熔覆层的半径为原来熔覆半径加上一个偏移量δsinθ，将所述激光加工头的熔覆工作点P垂直向上平移熔覆层厚度δ的距离；

B、以所述新的熔覆半径为基础，重复所述步骤三；

C、重复步骤A、B，直至得到预设的激光熔覆层厚度。

优选地，所述变位机为2轴的旋倾变位机，包括绕垂直方向旋转的旋转轴和绕水平方向旋转的倾斜轴。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：本发明通过将锥体形倾斜自身锥体斜面的角度，使其熔覆处处于水平位置，从而将机器人的运动简化为激光加工头熔覆工作点P仅向前或向后的水平平移运动，再结合变位机周期性的连续的旋转运动，即可简单、方便、精确、高效地实现锥体形这种复杂表面的表面的激光熔覆，不需要繁琐示教或者离线编程就可以精确的控制激光加工头的位置和姿态，方法简便易行，位置和姿态控制精确，效率高，质量好，具有较高的实用价值。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：