技術特征：

1.一種基于精準能量分配的激光-電弧復合加工的能量分配系數模型的構建方法，其特征是，通過分析激光-電弧復合加工的熱源在材料中作用區域的特點，將激光熱源用圓柱體熱源模型來表示，電弧熱源用雙橢球熱源模型來表示；基于激光熱源和電弧熱源的相互作用機理，在激光-電弧復合加工的熱源有效作用深度上，根據激光熱源與電弧熱源的各自熱源有效作用深度不同，將激光-電弧復合加工的熱源作用區域前端認定為激光熱源作用區域，而激光-電弧復合加工的熱源作用區域后端則認定為電弧熱源作用區域，由此得到激光-電弧復合加工的熱源復合模型，進而可得到激光-電弧復合加工中，激光熱源與電弧熱源的能量分配比例模型。

2.根據權利要求1所述的基于精準能量分配的激光-電弧復合加工的能量分配系數模型的構建方法，其特征是，激光-電弧復合加工中，激光熱源與電弧熱源的能量分配比例模型為：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_1=\frac{2{\mathrm{ach}}_1}{2{\mathrm{ach}}_1+{\mathrm{\πh}}_2(r_e^2+r_i^2+r_e{r}_i)}\\ f_2=\frac{{\mathrm{\πh}}_2(r_e^2+r_i^2+r_e{r}_i)}{2{\mathrm{ach}}_1+{\mathrm{\πh}}_2(r_e^2+r_i^2+r_e{r}_i)}\end{array}\right.$

式中：f₁為電弧熱源的能量分配系數；f₂為激光熱源的能量分配系數；

a為電弧熱源的雙橢球熱源模型的寬，c為電弧熱源的雙橢球熱源模型的球前，h₁為電弧熱源的有效作用深度；

h₂為激光熱源的熱源有效作用深度，r_e、r_i分別為激光熱源的圓柱體熱源模型的最大、最小半徑。

3.根據權利要求1所述的基于精準能量分配的激光-電弧復合加工的能量分配系數模型的構建方法，其特征是，激光-電弧復合加工中，電弧熱源的雙橢球熱源模型為：

$\left\{\begin{array}{c}{q}_1(x,y,z)={\mathrm{Af}}_1(x,y,z)\\ A=\frac{6\sqrt{3}{Q}_1}{{\mathrm{\π}}^{2/3}{\mathrm{ach}}_1}\\ f_1(x,y,z)=\exp (-3({\left(\frac{x}{a}\right)}^2+{\left(\frac{y}{c}\right)}^2+{\left(\frac{z}{h_1}\right)}^2)\end{array}\right.$

公式中，A為電弧熱源的能量系數，f₁(x,y,z)為雙橢球的形函數；

a為雙橢球的寬，c為雙橢球的球前，h₁為電弧熱源的有效作用深度，Q₁是電弧熱源的有效功率，Q₁＝η₁P₁，η₁為電弧熱源的功率有效系數，P₁為電弧熱源的實際功率。

4.根據權利要求2所述的基于精準能量分配的激光-電弧復合加工的能量分配系數模型的構建方法，其特征是，激光-電弧復合加工中，激光熱源的圓柱體熱源模型為：

$\left\{\begin{array}{c}{q}_2(x,y,z)=A_1{f}_2(x,y,z)\\ A_1=\frac{9Q_2}{\mathrm{\π}(1-e^{-3})}\·\frac{1}{h_2(r_e^2+r_e{r}_i+r_i^2)}\\ f_2(x,y,z)=\exp (-\frac{3(x^2+y^2)}{r_c^2})\end{array}\right.$

公式中，A₁為激光熱源的能量系數，f₂(x,y,z)為圓柱體的形函數；

h₂為激光熱源的熱源有效作用深度，r_e、r_i分別為激光熱源的最大、最小半徑，η₂為功率有效系數，P₂為實際功率，其中r_c是激光熱源在其熱源有效作用深度h₂上的熱分配系數。

5.根據權利要求3所述的基于精準能量分配的激光-電弧復合加工的能量分配系數模型的構建方法，其特征是，激光-電弧復合加工的熱源復合模型q(x,y,z)為：

當0≤z≤h₁時，

$q(x,y,z)=\frac{6\sqrt{3}{f}_1{Q}_1}{{\mathrm{\π}}^{2/3}{\mathrm{ach}}_1}\exp (-3({\left(\frac{x}{a}\right)}^2+{\left(\frac{y}{c}\right)}^2+{\left(\frac{z}{h_1}\right)}^2)$

其中f₁為電弧熱源的能量分配系數；

當h₁≤z≤h₁+h₂時：

$\left\{\begin{array}{c}q(x,y,z)=\frac{9f_2{Q}_2}{\mathrm{\π}(1-e^{-3})}\·\frac{1}{h_2(r_e^2+r_e{r}_i+r_i^2)}\·\exp (-\frac{3(x^2+y^2)}{r_c^2})\\ r_c=f\left(z\right)=r_i+(r_e+r_i)\frac{z-h_1}{h_2}\end{array}\right.$

其中f₂為激光熱源的能量分配系數。

6.一種基于精準能量分配的激光-電弧復合加工的能量分配系數模型的構建方法，其特征是，包括以下步驟：

一、分析激光-電弧復合熱源在材料中作用區域的特點

在激光-電弧復合加工中，采用激光-電弧復合熱源；通過激光熱源和電弧熱源的相互作用，激光-電弧復合加工同時具有激光熱源的深熔小孔效應和電弧熱源的橢球形熔池形狀；同時，在激光-電弧復合加工的熱源有效作用深度上，激光熱源作用于激光-電弧復合加工的熱源作用區域前端，而電弧熱源則作用于激光-電弧復合加工的熱源作用區域后端；

二、建立電弧熱源模

激光-電弧復合加工中，激光-電弧復合加工的熱源作用區域具有由電弧熱源導致的橢球形熔池形狀，因此，采用雙橢球熱源模型q₁(x,y,z)表達電弧熱源的作用區域，具體為：

$\left\{\begin{array}{c}{q}_1(x,y,z)={\mathrm{Af}}_1(x,y,z)\\ A=\frac{6\sqrt{3}{Q}_1}{{\mathrm{\π}}^{2/3}{\mathrm{ach}}_1}\\ f_1(x,y,z)=\exp (-3({\left(\frac{x}{a}\right)}^2+{\left(\frac{y}{c}\right)}^2+{\left(\frac{z}{h_1}\right)}^2)\end{array}\right.$

公式中，A為電弧熱源的能量系數，f₁(x,y,z)為雙橢球的形函數；a為雙橢球的寬，c為雙橢球的球前，h₁為電弧熱源的有效作用深度，Q₁是電弧熱源的有效功率，Q₁＝η₁P₁，η₁為電弧熱源的功率有效系數，P₁為電弧熱源的實際功率；

三、建立激光熱源模型

激光-電弧復合加工中，激光-電弧復合加工的熱源作用區域具有由激光熱源導致的深熔小孔效應熔池形狀，因此，采用圓柱體熱源模型q₂(x,y,z)表達激光熱源的作用區域，具體為：

$\left\{\begin{array}{c}{q}_2(x,y,z)=A_1{f}_2(x,y,z)\\ A_1=\frac{9Q_2}{\mathrm{\π}(1-e^{-3})}\·\frac{1}{h_2(r_e^2+r_e{r}_i+r_i^2)}\\ f_2(x,y,z)=\exp (-\frac{3(x^2+y^2)}{r_c^2})\end{array}\right.$

公式中，A₁為激光熱源的能量系數，f₂(x,y,z)為圓柱體的形函數；h₂為激光熱源的熱源有效作用深度，r_e、r_i分別為激光熱源的最大、最小半徑，η₂為功率有效系數，P₂為實際功率，其中其中r_c是激光熱源在其熱源有效作用深度h₂上的熱分配系數；

四、將兩種熱源模型復合一起建立復合熱源模型

由于在激光-電弧復合加工的熱源有效作用深度上，激光熱源作用于激光-電弧復合加工的熱源作用區域前端，而電弧熱源則作用于激光-電弧復合加工的熱源作用區域后端；因此，在激光-電弧復合加工的熱源有效作用深度上，將電弧熱源的雙橢球熱源模型和激光熱源的圓柱體熱源模型進行復合，即激光-電弧熱源的復合模型q(x,y,z)為：

當0≤z≤h₁時，

$q(x,y,z)=\frac{6\sqrt{3}{f}_1{Q}_1}{{\mathrm{\π}}^{2/3}{\mathrm{ach}}_1}\exp (-3({\left(\frac{x}{a}\right)}^2+{\left(\frac{y}{c}\right)}^2+{\left(\frac{z}{h}\right)}^2)$

其中：f₁為電弧熱源的能量分配系數；

當h₁≤z≤h₁+h₂時：

$\left\{\begin{array}{c}q(x,y,z)=\frac{9f_2{Q}_2}{\mathrm{\π}(1-e^{-3})}\·\frac{1}{h_2(r_e^2+r_e{r}_i+r_i^2)}\·\exp (-\frac{3(x^2+y^2)}{r_c^2})\\ r_c=f\left(z\right)=r_i+(r_e+r_i)\frac{z-h_1}{h_2}\end{array}\right.$

其中f₂為激光熱源的能量分配系數。

五、建立能量分配比例模型

根據步驟4得到的激光-電弧熱源的復合模型，可以得到激光-電弧復合加工中能量分配比例模型為：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_1=\frac{2{\mathrm{ach}}_1}{2{\mathrm{ach}}_1+{\mathrm{\πh}}_2(r_e^2+r_i^2+r_e{r}_i)}\\ f_2=\frac{{\mathrm{\πh}}_2(r_e^2+r_i^2+r_e{r}_i)}{2{\mathrm{ach}}_1+{\mathrm{\πh}}_2(r_e^2+r_i^2+r_e{r}_i)}\end{array}\right.$

其中：f₁為電弧熱源的能量分配系數；f₂為激光熱源的能量分配系數。