[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

本發明屬于增材制造技術領域，公開了一種激光送粉熔覆系統及激光送粉熔覆控制方法。該激光送粉熔覆系統，包括：熔覆頭，其被配置為向待加工工件表面噴送金屬粉末；相機，其設置于熔覆頭的一側，相機用于檢測熔池形態圖像；溫度檢測器，其設置于熔覆頭的另一側，溫度檢測器用于檢測熔池溫度圖像，且熔覆頭、相機和溫度檢測器位于同一豎直平面內。該激光送粉熔覆控制方法包括以下步驟：獲取實際熔池形態參數和實際熔池溫度參數；根據實際熔池形態參數和實際熔池溫度參數，調整熔覆頭的熔覆參數。該激光送粉熔覆系統實現待加工工件在整個熔覆過程中多維度檢測，監測數據豐富和準確，從而提高檢測精度。

技術領域

本發明涉及增材制造技術領域，尤其涉及一種激光送粉熔覆系統及激光送粉熔覆控制方法。

背景技術

激光送粉熔覆技術作為其中一種增材制造技術，已經被廣泛應用于金屬零部件的表面改性、修復和再制造等領域。激光送粉熔覆裝置與工業機械臂結合之后，利用高功率激光熔化并沉積同步輸送的金屬粉末材料，可以在工件表面靈活地堆積出高性能涂層。

激光送粉熔覆是一個將粉末快速熔化凝固的微熔池冶金過程，其熔池的形態、溫度場等凝固參量的波動直接影響著熔覆構件的微觀凝固組織與宏觀力學性能。在實際激光送粉增材制造過程中，受到制造熔覆構件結構的變化以及各種環境因素的擾動，熔池的形態和溫度分布處于動態波動狀態。如果熔池凝固出現非受控波動，會導致熔覆構件的微觀組織及其力學性能難以預測控制，從而影響成品質量。

現有激光送粉熔覆裝置利用圖像傳感器和紅外傳感器對激光熔覆過程的監測，可實時獲取熔池的形態和溫度場波動信息，但是對激光熔覆過程的監測維度比較單一，獲取的監測數據不夠豐富，監測數據的準確性較低，影響對熔覆過程的控制效果。同時缺乏對監測數據的實時高效分析處理手段，不能有效地利用監測數據進行熔覆過程的實時優化并進行有效控制，導致熔覆構件的微觀組織及其力學性能較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種激光送粉熔覆系統及激光送粉熔覆控制方法，提高檢測的精度，保證熔覆效果。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種激光送粉熔覆系統，包括：

熔覆頭，其被配置為向待加工工件表面噴送金屬粉末；

相機，其設置于所述熔覆頭的一側，所述相機用于檢測熔池形態圖像；

溫度檢測器，其設置于所述熔覆頭的另一側，所述溫度檢測器用于檢測熔池溫度圖像，且所述熔覆頭、所述相機和所述溫度檢測器位于同一豎直平面內。

作為優選，還包括控制器，所述控制器分別電連接于所述相機、所述溫度檢測器和所述熔覆頭。

作為優選，還包括送粉機構，所述送粉機構的一端電連接于所述控制器，另一端連接于所述熔覆頭。

作為優選，還包括激光發生器，所述激光發生器的一端電連接于所述控制器，另一端連接于所述熔覆頭。

為達上述目的，本發明還提供了一種激光送粉熔覆控制方法，采用上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，調整熔覆頭的熔覆參數。

作為優選，所述實際熔池形態參數通過相機而獲取，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而獲取，所述熔池溫度參數為溫度分布參數。

作為優選，所述熔覆參數包括激光發生器的激光功率、激光脈沖頻率和激光脈沖占空比、送粉機構的送粉速度和送粉頻率及熔覆頭的姿態和移動掃描速度。