專利名稱：錐體形零件表面的激光熔覆方法
技術領域：
本發明屬于高附加值、精密或大型零部件的表面改性領域，具體涉及一種錐體形零件表面的激光熔覆方法。
背景技術：
激光熔覆是一種新的表面改性技術，是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經激光輻照使之和基體表面一薄層同時熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體成冶金結合的表面涂層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達到表面改性或修復的目的，既滿足了對材料表面特定性能的要求，又節約了大量的貴重元素。錐體形零件在一些重要的場合中應用，比如礦料輸送，電氣電站等領域，為了提高表面的耐磨性，耐蝕性、耐沖擊性，提高零件的性能，增加零件的使用壽命，需對錐體形的表面通過激光熔覆從而提高零件的綜合性能指標。但錐體形的表面是一個空間曲面，形狀較為復雜，常規的軌跡控制方法較難精確地實現錐體形表面的熔覆。經對現有技術文獻檢索分析，發現并無錐體形零件表面或者空間圓錐面類零件的激光熔覆軌跡控制方法。

發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術中存在的不足，提供一種錐體形零件表面的激光熔覆方法。本發明的方法簡便易行、高效、路徑和姿態控制精確，可有效的提高熔覆的質量和效率。本發明的目的是通過以 下技術方案來實現的:本發明涉及一種錐體形零件表面的激光熔覆方法，所述方法包括如下步驟:步驟一、將所述錐體形零件通過工裝與變位機同軸裝卡固定在變位機上；步驟二、所述變位機和激光熔覆工作點P運動到熔覆起始位置，此時錐體形零件的熔覆面位于水平位置；步驟三、激光加工頭做水平方向向前(外錐面)或者向后移動(內錐面)，變位機傾斜軸始終保持角度不變，而變位機繞旋轉軸周期性地作循環的圓周運動，與此同時激光加工頭開始出激光和同軸送粉；變位機每轉完一圈，激光加工頭平移的熔覆間距遞增d，直至激光熔覆工作點P轉動到設定距離或者循環到設定次數，即完成所述錐體形零件表面的激光熔覆。優選地，步驟二中，所述熔覆起始位置具體為:變位機位于順時針傾斜角度θ P，該角度應等于錐體形零件自身錐面的傾斜角度Θ (即熔覆錐體的斜面傾角)，此時錐體的熔覆面處于水平位置，調整激光加工頭垂直向下，并調整其激光熔覆工作點P位于所述錐體形零件表面的熔覆開始處。該熔覆開始處為錐體形零件的最大熔覆錐面處或最小熔覆錐面處。
優選地，步驟三中，所述變位機每轉完一圈，激光加工頭的熔覆工作點P平移一個熔覆間距d的距離，此時該道熔覆的熔覆半徑為rn = r^+dsin θ，Θ為熔覆錐體的斜面傾角，也即Θ = Θ P。優選地，步驟三中，所述激光加工頭的熔覆工作點P向前平移熔覆間距d距離的時間與變位機在每次循環中轉完一圈的時間相同，則Tn = U Δ T，每次循環的時間增量為
權利要求
1.一種錐體形零件表面的激光熔覆方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 步驟一、將錐體形零件通過工裝與變位機同軸裝卡固定在變位機上； 步驟二、變位機和激光熔覆工作點P運動到熔覆起始位置，此時錐體形零件的熔覆面位于水平位置； 步驟三、激光加工頭向前或向后水平移動，同時變位機繞旋轉軸周期性地作循環的圓周運動，與此同時激光加工頭開始出激光和同軸送粉；變位機每轉完一圈，激光加工頭的熔覆間距遞增d，直至激光熔覆工作點P轉動到設定距離或循環到設定次數，即完成所述錐體形零件表面的激光熔覆。
2.根據權利要求1所述的錐體形零件表面的激光熔覆方法，其特征在于，步驟二中，所述熔覆起始位置具體為:變位機位于順時針傾斜角度θρ，Θ P等于錐體形零件自身錐面的傾斜角度Θ，調整激光加工頭垂直向下，調整激光熔覆工作點P位于所述錐體形零件表面的熔覆開始處。
3.根據權利要求2所述的錐體形零件表面的激光熔覆方法，其特征在于，步驟三中，所述激光加工頭的激光熔覆工作點P水平平移一個熔覆間距d的時間與變位機在每次循環中 轉完一圈的時間相同，且Tn = Tlri+ Δ Τ，每次循環的時間增量為
4.根據權利要求2所述的錐體形零件表面的激光熔覆方法，其特征在于，步驟三中，所述激光熔覆為多道焊，其最大熔覆循環次數為
5.根據權利要求1所述的錐體形零件表面的激光熔覆方法，其特征在于，所述激光熔覆方法還包括如下步驟: A、所述整個錐體形零件表面的激光熔覆完成后，錐體形表面的熔覆層厚度為δ，激光熔覆工作點P垂直向上平移熔覆層厚度，的距離，相應的熔覆半徑增加S /cos Θ ； B、以所述新的熔覆半徑為基礎，重復所述步驟三； C、重復步驟A、B，直至得到預設的激光熔覆層厚度。
6.根據權利要求1所述的錐體形零件表面的激光熔覆方法，其特征在于，所述變位機為2軸的旋傾變位機，包括繞水平方向旋轉的旋轉軸和繞垂直方向旋轉的傾斜軸。
全文摘要
本發明公開了一種錐體形零件表面的激光熔覆方法，將錐體形零件順時針傾斜自身錐面的角度至熔覆面成水平位置，當機器人和變位機運動至初始位置后，在出激光和同軸送粉的同時，激光工作頭水平向前或者向后平移，變位機帶動錐體形零件繞旋轉軸旋轉作圓周運動，激光熔覆工作點每次循環平移一個熔敷間距的距離，變位機相應旋轉一圈，變位機旋轉一圈的時間等于激光熔覆工作點水平平移一個熔敷間距的時間，當激光熔覆工作點運動到要求距離或者循環到設定次數時，熔敷結束，完成錐體形零件空間曲面的激光熔敷。該方法不用繁瑣示教或者復雜的離線編程，簡便易行、高效、位置和姿態精確，熔敷質量好，具有較高的實際應用價值。
文檔編號C23C24/10GK103184450SQ20131009142
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月21日 優先權日2013年3月21日
發明者張軻, 姚成武, 李鑄國, 朱曉鵬 申請人:上海交通大學