[發明專利]一種激光送粉熔覆系統及激光送粉熔覆控制方法

在審

• 申請號: 201910492555.5
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110184599A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 李欣;劉朝陽;朱強;葉國威
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

1.一種激光送粉熔覆系統，包括熔覆頭(2)，其被配置為向待加工工件表面噴送金屬粉末，其特征在于，還包括：

相機(3)，其設置于所述熔覆頭(2)的一側，所述相機(3)用于檢測熔池形態圖像；

溫度檢測器(5)，其設置于所述熔覆頭(2)的另一側，所述溫度檢測器(5)用于檢測熔池溫度圖像，所述熔覆頭(2)、所述相機(3)和所述溫度檢測器(5)位于同一豎直平面內。

2.根據權利要求1所述的激光送粉熔覆系統，其特征在于，還包括控制器(7)，所述控制器(7)分別電連接于所述相機(3)、所述溫度檢測器(5)和所述熔覆頭(2)。

3.根據權利要求2所述的激光送粉熔覆系統，其特征在于，還包括送粉機構(8)，所述送粉機構(8)的一端電連接于所述控制器(7)，另一端連接于所述熔覆頭(2)。

4.根據權利要求2所述的激光送粉熔覆系統，其特征在于，還包括激光發生器(9)，所述激光發生器(9)的一端電連接于所述控制器(7)，另一端連接于所述熔覆頭(2)。

5.一種激光送粉熔覆控制方法，其特征在于，用于控制權利要求1-4任一項所述的激光送粉熔覆系統，所述激光送粉熔覆控制方法包括以下步驟：

獲取熔覆頭(2)噴涂實際熔池形態參數和實際熔池溫度參數；

根據所述實際熔池形態參數和所述實際熔池溫度參數，調整熔覆頭(2)的熔覆參數。

6.根據權利要求5所述的激光送粉熔覆控制方法，其特征在于，所述實際熔池形態參數通過相機(3)而獲取，所述實際熔池形態參數包括熔池寬度、熔池高度和熔池深度，所述熔池溫度參數通過溫度檢測器(5)而獲取，所述熔池溫度參數為溫度分布參數。

7.根據權利要求5所述的激光送粉熔覆控制方法，其特征在于，所述熔覆參數包括激光發生器(9)的激光功率、激光脈沖頻率和激光脈沖占空比、送粉機構(8)的送粉速度和送粉頻率及熔覆頭(2)的姿態和移動掃描速度。

8.根據權利要求5所述的激光送粉熔覆控制方法，其特征在于，當所述實際熔池形態參數不等于預設熔池形態值時，調整熔覆頭(2)的熔覆參數。

9.根據權利要求5所述的激光送粉熔覆控制方法，其特征在于，當所述實際熔池溫度參數大于預設熔池溫度參數時，啟動調節模式。

10.根據權利要求5所述的激光送粉熔覆控制方法，其特征在于，在調整熔覆頭(2)的熔覆參數之后，如果實際穩定性參數大于預設穩定性參數值，啟動調節模式。

11.根據權利要求10所述的激光送粉熔覆控制方法，其特征在于，所述實際穩定性參數計算公式為：

其中，Sta為實際穩定性參數，n為穩定性參數的個數，k_i為參數影響系數，σ_i為參數在一定時間范圍內的標準差，計算公式為其中，n為一定時間內對參數x采樣的次數，x_ave為此段時間內采樣數據的平均值。

12.根據權利要求10所述的激光送粉熔覆控制方法，其特征在于，在調整熔覆頭(2)的熔覆參數之后，如果實際高溫區面積大于預設高溫區面積值，啟動調節模式。

13.根據權利要求12所述的激光送粉熔覆控制方法，其特征在于，利用溫度檢測器(5)獲得溫度分布圖像曲線，根據實際需求設定高溫閾值，所述高溫閾值與所述溫度分布圖像曲線圍成的面積為所述實際高溫區面積。

14.根據權利要求12所述的激光送粉熔覆控制方法，其特征在于，在調整熔覆頭(2)的熔覆參數之后，如果實際溫度差平均值大于預設溫度差平均值，啟動調節模式。

15.根據權利要求14所述的激光送粉熔覆控制方法，其特征在于，所述實際溫度差平均值的計算公式為：

其中，N為在距離中心取點一定距離d的隨機取點的數量；T_i為子中心取點位置處的溫度；T_o為熔覆頭(2)的激光點在中心取點位置的溫度。