研究“三分光束”光内同轴送丝激光熔覆各工艺参数的工艺区间及参数与熔覆层几何形貌映射关系。首先，采用单因素实验方法研究激光功率、扫描速度、送丝速度、离焦量四个工艺参数的工艺区间；其次，以熔覆层的高度、宽度、横截面积作为熔覆层几何形貌的量化指标；最后，分别建立神经网络模型和二次回归模型实现熔覆工艺参数和熔覆层形貌量化指标之间映射关系的预测。基于单道单因素实验，当激光功率介于1 300~1 700 W，扫描速度介于3~7 mm/s，送丝速度介于9~15 mm/s，离焦量介于?2.5~?1.5 mm时能获得液桥过渡熔覆质量较好的单道。在对测试样本数据的预测中，在置信度85%情况下，BP神经网络模型对熔覆层高度、宽度、横截面积的预测精度分别为100%, 100%, 93.33%，均方根误差分别为0.21, 0.07, 0.24；二次回归模型的精度分别为100%, 66.67%, 73.33%，均方根误差分别为0.21, 0.13, 0.28。结论说明二次回归模型中变量的交叉项未能拟合送丝熔覆多变量耦合的非线性过程，而BP神经网络得到较好的预测结果。
激光熔覆 三分光束 光内同轴送丝 二次回归 BP神经网络 laser cladding three bean coaxial wire feeding quadratic regression BP neural network 红外与激光工程
2020, 49(3): 0305005
1 苏州大学机电工程学院, 江苏 苏州 215021
2 苏州大学光电科学与工程学院, 江苏 苏州 215006
采用中空激光光内送粉技术,在异形基面上成形平顶薄壁结构。针对在不平整异形面上采用传统等高分层存在扫描起始端搭接缺陷、效率低等问题,提出了一种随形分层的方法:利用在一定范围内熔覆层高度与扫描速度之间、熔覆层宽度与离焦量之间的线性关系,采用分段变速以达到分段变熔高的方法使基底低点变高,从而在异形基面上逐渐堆积出平顶结构。检测结果表明:基面与层间实现了冶金结合,成形的薄壁墙顶面基本平整,最大绝对误差在0.2 mm左右,尺寸误差在8%以内;成形区域的组织致密均匀,无明显的气孔、裂纹等缺陷,显微硬度为685~720 HV。
激光技术 激光熔覆 薄壁结构 分段变速 异形基面 光内送粉 中国激光
2019, 46(11): 1102002
针对三光束光内送丝熔覆工艺的温度场进行研究,并对其工艺参数进行优化。建立了三光束光源的热源模型,利用ANSYS软件对熔池的温度场进行仿真,并结合工艺实验分析了离焦量、激光功率和扫描速度等工艺参数对熔覆层形貌的影响。仿真及实验结果表明:离焦量对熔覆层高度的影响较大,且会影响稀释区的形貌特征,激光功率主要影响熔覆层的稀释率,扫描速度对熔覆层高度的影响较大,扫描方向的改变对熔覆层稀释区有一定的影响;在离焦量为-2 mm、激光功率为1500 W、扫描速度为5 mm/s的条件下进行熔覆实验,得到的熔覆层平整光滑,无明显的熔覆缺陷,熔覆层组织为马氏体,硬度为411 HV,硬度的分布较为均匀。
激光技术 激光熔覆 送丝 温度场 工艺参数 中国激光
2019, 46(10): 1002004
