一种激光熔覆中激光束与粉锥偏离度的测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种激光熔覆测量方法，特别是一种激光熔覆中激光束与粉锥偏离度的测量方法。
【背景技术】
[0002]激光熔覆是粉杯I中的粉末2通过管道3在喷嘴4中形成粉锥5并利用与之同轴的激光束6将粉锥熔化后喷射在基体7表面形成熔覆层(基体上)8和熔池(基体内)9的加工方法。加工原理如图1所示。
[0003]激光束与粉锥在轴向上的偏离度的测量是校准激光束的基础。一般采用目测法，具体方案是关闭粉末管道、开启激光束，将感光纸10贴到喷嘴4上，仰视观测激光束6在感光纸上形成的投影11与感光纸圆心12的偏离程度K(如图2、3所示)，并实时校准激光束，直至使其投影位于感光纸的中心位置。
[0004]目测法存在以下3个问题:
[0005]I)误差大:激光熔覆头一般向下放置，测量者需扭曲身体，仰视目测。观测结果的不可靠性大大升高。采用目测的误差约为0.8_。这将会极大影响熔覆加工质量。
[0006]2)具有一定危险性:激光加工严禁裸眼直视，目测风险极大。
[0007]3)调试反馈周期长:目测不能定量反映偏离度，校准后需要开启粉末通道，进行激光熔覆验证目测准确度。
【发明内容】
[0008]为解决以上问题，本发明提供了一种激光熔覆中激光束与粉锥偏离度的测量方法，克服了目测法的缺点。本发明的技术内容如下:
[0009]第一步，在粉杯中加注粉末；
[0010]第二步，开启粉末通道；
[0011]第三步，开启激光束；
[0012]第四步，在基体上激光熔覆两条轨迹垂直的试样；
[0013]第五步，对上述试样的横截面剖切制取金相；
[0014]第六步，分别测量两试样两正交方向上熔池与熔覆层的偏移量ΔΧ、ΔΥ，并据此公式X= (1-H/D) X (ΔΧ)/2、Υ = (1-H/D) X (ΔΥ)/2计算出激光束与粉锥的偏离度Χ、Υ。
[0015]其中ΔΧ、△ Y分别为两试样两正交方向上熔池与熔覆层的偏移量；
[0016]X、Y为激光束与粉锥的偏离度；
[0017]D为离焦量，H为机头高度。
[0018]该测量方法放大了观测区间，大大降低误差(ΔΧ>Χ、ΔΥ>Υ);将偏离度按两垂直方向进行分解，可以直接反映后期的激光束校准量；采用熔覆试件而后剖切测量的方法能够定量计算偏离度；避免目光直视激光，确保了人身安全。
【附图说明】
[0019]图1是激光熔覆加工原理图；
[0020]图2是目测法侧视示意图；
[0021]图3是目测法仰视不意图；
[0022]图4是测量方法流程图；
[0023]图5是偏离度计算方法原理图。
【具体实施方式】
[0024]以316L不锈钢激光熔覆试验为例，技术方案具体实施如下:
[0025]1、加注不锈钢粉；
[0026]2、在试验台上装夹5mm厚316L钢板，用螺钉紧固压板；
[0027]3、编制熔覆试验程序，正离焦熔覆、激光功率700W、行走速度0.03m/s、机头高度12mm ;行走路径50mmX50mm(两垂直方向)，送粉量10g/min。运行程序；
[0028]4、剖切金相:在两垂直方向上用砂轮切割熔覆件，并用砂纸磨光；
[0029]5、用钝化膏涂抹腐蚀截面，观察并测量两试样中心偏移程度(腐蚀金相)；计算激光束的偏离度；
[0030]6、偏离度计算方法如下:
[0031]设两正交方向熔覆层与熔池的偏移量分别为AY、AX，离焦量为D。则激光束在两个对应方向的偏离度分别为X = (1-H/D) X (ΔΧ)/2、Υ = (1-H/D) X (ΔΥ)/2。
【主权项】
1.一种激光束与粉锥偏离度的测量方法，其特征在于:在激光熔覆中， 第一步，在粉杯中加注粉末； 第二步，开启粉末通道； 第三步，开启激光束； 第四步，在基体上激光熔覆两条轨迹垂直的试样； 第五步，对上述试样的横截面剖切制取金相； 第六步，分别测量两试样上熔池与熔覆层的偏移量ΑΧ、ΔΥ，并据此公式X= (1-H/D) X (ΔΧ)/2、Υ = (1-H/D) X ( Δ Y)/2计算出激光束与粉锥的偏离度X、Y ; 其中ΔΧ、△ Y分别为两试样上熔池与熔覆层的偏移量； X、Y为激光束与粉锥的偏离度； D为离焦量，H为机头高度。2.如权利要求1所述的激光束与粉锥偏离度的测量方法，其特征在于:步骤一中所述粉未为不锈钢粉。3.如权利要求1所述的激光束与粉锥偏离度的测量方法，其特征在于:步骤五中用砂轮切割熔覆件，并用砂纸磨光，制取金相。
【专利摘要】本发明提供了一种激光熔覆中激光束与粉锥偏离度的测量方法，该方法将偏离度按两垂直方向进行分解，放大了观测区间，采用熔覆试件而后剖切测量的方法能够定量计算偏离度；大大降低误差(ΔX>X、ΔY>Y)；可以直接反映后期的激光束校准量；避免目光直视激光，确保了人身安全。
【IPC分类】C23C24/10, G01B21/02
【公开号】CN105136085
【申请号】CN201510427984
【发明人】李昊丞, 杨雨晨
【申请人】北京航天新风机械设备有限责任公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月20日