[发明专利]一种基于温度场的电子束熔覆工艺参数优化方法及系统

说明书

本发明公开一种基于温度场的电子束熔覆工艺参数优化方法及系统。方法包括：获取熔覆条件和结构尺寸，所述熔覆条件包括环境温度、熔覆工艺、熔覆层材质和基体材质，所述结构尺寸包括熔覆层尺寸和基体尺寸；根据所述熔覆条件和所述结构尺寸，建立有限元分析模型；对所述限元分析模型进行网格划分，得到熔覆数学模型；对所述熔覆数学模型进行移动加载，得到熔覆温度场的分布；对所述熔覆温度场的分布进行分析，得到最优加工参数；对所述最优加工参数采用单变量试验，得到最优参数。采用本发明的方法或系统能够避免大量试验工件的浪费，减少熔覆参数优化的工作量，降低试验成本。

技术领域

本发明涉及电子束熔覆领域，特别是涉及一种基于温度场的电子束熔覆工艺参数优化方法及系统。

背景技术

电子束熔覆技术依靠电子束的热源，使熔覆材料熔化从而在试样表面上产生了独特的熔覆层，以此提高了试样表面的各项性能指标。使用高能电子束进行熔覆可以准确地控制热输入，也可以便捷地对不同试样进行熔覆处理，并且不依赖于材料的表面特性。

因为电子束熔覆处理是在真空条件下进行的，且电子束在对试样加热时产生的温度非常高，作用时间也极其短暂，所以如果想依靠传统的实验方式直接测得电子束熔覆时的温度是非常困难的，同时将会产生巨大的工作量与高昂的费用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于温度场的电子束熔覆工艺参数优化方法及系统，能够减少熔覆参数优化的工作量，降低试验成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于温度场的电子束熔覆工艺参数优化方法，包括：

获取熔覆条件和结构尺寸，所述熔覆条件包括环境温度、熔覆工艺、熔覆层材质和基体材质，所述结构尺寸包括熔覆层尺寸和基体尺寸；

根据所述熔覆条件和所述结构尺寸，建立有限元分析模型；

对所述限元分析模型进行网格划分，得到熔覆数学模型；

对所述熔覆数学模型进行移动加载，得到熔覆温度场的分布；

对所述熔覆温度场的分布进行分析，得到最优加工参数；

对所述最优加工参数采用单变量试验，得到最优参数。

可选的，所述对所述限元分析模型进行网格划分，得到熔覆数学模型，具体包括：

对所述限元分析模型采用自由划分的形式对三维有限元模型进行网格划分，得到熔覆数学模型。

可选的，所述对所述熔覆数学模型进行移动加载，得到熔覆温度场的分布，具体包括：

根据熔覆工艺与熔覆对象选择所述熔覆数学模型中的高斯热源模型；

对所述高斯热源模型进行移动加载，得到熔覆温度场的分布。

可选的，所述对所述熔覆温度场的分布进行分析，得到最优加工参数，具体包括：

对所述熔覆温度场的分布进行分析，所述分析包括对电子束扫描电流、电子束的束斑半径，电子束扫描速度以及预热温度对电子束熔覆温度场的作用的分析结果，根据所述分析结果得到最优加工参数。

可选的，所述对所述最优加工参数采用单变量试验，得到最优参数，具体包括：

对所述最优加工参数采用单变量试验，研究电子束扫描束流、电子束的束斑半径和扫描速度对熔覆层表面形貌的影响，得到影响结果；

根据所述影响结果，得到最优参数。

一种基于温度场的电子束熔覆工艺参数优化系统，包括：