CN102597296A - 涂层厚度的模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于模拟被置于基材表面上的涂层的厚度的方法。使用质量守恒定律对所述厚度进行模拟。在一个优选实施方案中，进行至少一次参比喷涂试验，确定单喷轮廓与至少一个喷涂工艺参数的相关性，并且对于进入的粉末射流，使用质量守恒定律来对所述单喷轮廓进行模拟。

Description

涂层厚度的模拟方法
本发明涉及一种用于模拟被置于(例如，喷涂于)基材表面上的涂层的厚度的方法。
在US 6,256,597B1中，披露了一种用于机器人喷枪组合件(roboticspray gun assembly)的喷涂模拟方法，该方法引入目标几何的离散模型。模拟器引入机器人运动文件和以数值形式表征的喷涂图案文件，该机器人运动文件包含限定所述喷枪的运动路径的多个运动位置、停留时间和方向。读取运动文件中的独立运动位置，并确定在各运动位置处，目标几何的哪些部分是可见的。基于对于各运动位置所指定的喷涂图案数据(机器人运动路径的停留时间和方向)，计算目标几何的各可见部分处的涂层厚度。最后计算目标几何上的总涂层厚度。
热喷涂的理论研究将喷涂工序分为一些子工序，这些子工序本身足够复杂并主要采用不同的数值方法进行模拟。通过在计算流体动力学框架中应用有限元方法，求出了具有熔融粉末颗粒的等离子体射流或火焰射流的质量和热相互作用的方程的数值解。需要考虑到并在热力学框架中模拟出从等离子体射流和粉末颗粒到基材的热传导(参见Hurevich V，GusarovA，Smurov I，Simulation of coating profile under plasma sprayingconditions，Saint Etienne / France，httn://yww.enise.fr/commun/la_recherche/DIPI/recherche2/AxeRecherche/ Simulationnumerique/plasmaspr/coating_profile.pdf)。
基材表面上形成单一的长条的热-机械问题、整个涂层的构建、其与基材的粘结及附着，也需要复杂的数值分析。由于所提到的问题的数值复杂性，需要考虑大量的初始参数。迄今为止，就涂布工艺而言，还有没有规模完整的、自洽的理论模拟模型。
已知有两个模型给出了模拟不同生产条件下所得到的涂层性能的完全的可能性，这两个模型分别由Alstom和GE独立开发(参见US6,256,597B1和“Numerical Calculation of the Process Parameters，whichOptimise the Gas Turbine Blade Coating Process by Thermal Spraying，for given Spray Paths，Dr Martin Balliel，COST 526-Proj ect CH2 FinalReport(ALSTOM)”)。在这些模型的框架中，有可能模拟所得涂层的厚度。这些模型使用数据表，所述数据表包含在一些工艺参数范围内进行的试验中所获得的喷涂轮廓或静态喷涂点的试验结果。对于这些数据的进一步逼近和外推用于对工艺参数不同的喷涂工序进行模拟。这种逼近有一些缺点。它需要大量的试验以获得所需的精度(庞大的数据输入)。在逼近参数范围以外它不能被安全使用(参数范围有限)。如果工艺参数发生一些甚至很小的改变，所有的相关系数都需要重新计算和/或测试试验需要重复进行(可转换性差)。此外，不能准确描述对于模拟精度特征的一些重要特征，例如，喷涂轮廓相对于运动方向的不对称性和喷涂角度的变化。
本发明的一个目的是提供一种用于模拟被置于基材表面上的涂层的厚度的有利方法。
通过如权利要求1所要求保护的用于模拟被置于基材表面上的涂层的厚度的方法实现了该目的。从属权利要求限定了本发明的进一步的研究成果。
在本发明的用于模拟被置于基材表面上的涂层的厚度的方法中，使用质量守恒定律对厚度进行模拟。尤其是，可以使用质量守恒定律对厚度分布进行模拟。优选地，涂层可被喷涂在基材表面上。
可以创建一种单独的单喷轮廓的涂层沉积的物理模型，并可以设置模拟参数。使用质量守恒定律可以获得关于喷涂点和喷涂轮廓的厚度方程。可以进行实验性的试验以获得用于具体喷涂工序的输入模拟参数。可以采用标称参数进行关于水平、垂直和用于确认的倾斜轮廓的喷涂的测试程序。在该参比测试中，可以获得采用标称工艺参数喷涂的参比轮廓中的涂层厚度分布的参数。基于热喷涂的物理模拟模型，可以将该参数输入到所述单独的喷涂轮廓的厚度分布的模型公式中。该公式描述了依赖于工艺参数变化的所述单独的喷涂轮廓的半高斯厚度分布。可以在商业的机器人模拟软件(例如，来自Siemens PLM的Robcad)实施该公式。所得的用于机器人路径的厚度分布代表单独的喷涂轮廓的厚度的叠加。该模拟软件可以计算单独的喷涂轮廓并执行所述厚度的叠加。
本发明克服了上述缺点并提供了基于沉积材料的质量守恒的鲁棒性的模拟材料构造物(buildup)的方法。本发明的方法改善了PC上的涂层机器人路径的设计和可视化，并避免了对于条件分量(qualificationcomponents)的混乱(cut up)。本发明的涂层模拟使得能够先验地研究所得到的涂层厚度分布。这使得无需额外的实验性试验(booth trial)和金相检查即可改善所述机器人路径，并能够进行半虚拟生产。
可以将涂层喷涂到燃气涡轮机部件上，例如，喷涂到涡轮桨片(turbine blade)和/或涡轮叶片(turbine vane)上。可以使用热喷涂涂层沉积将涂层喷涂到表面上。
尤其是，可以将质量守恒定律应用到粉末射流沉积，以用于材料构造物的模拟模型。这使得能够获得一种例如用于热喷涂涂层沉积工艺的规模完整、自洽并可转换的物理模拟模型。一般来说，可以采用大气等离子体喷涂(APS)、高速氧燃料喷涂(HVOF)、低压等离子体喷涂(LPPS)、热喷涂涂层沉积、激光熔覆、丝材电弧喷涂、冷喷涂、传感器沉积(sensordeposition)或普通刷涂(generic painting)来对基材表面进行涂覆。
有利的是，可以将进入的粉末射流模拟为随着与喷嘴间的距离的增加而扩大的圆锥形的扇状。此外，在从喷嘴向着基材表面加速的粉末射流内，可以使用质量守恒定律来模拟厚度。所述粉末射流可以是熔融粉末射流。
本发明的方法可以包括以下步骤：可以进行至少一次参比喷涂试验。可以确定单独的喷涂轮廓与至少一个喷涂工艺参数(优选与标称工艺参数组)的相关性。可以获得基于质量守恒定律的关于单独的喷涂轮廓中的厚度分布的模型公式，该分布取决于喷涂参数的变化。所述单独的喷涂轮廓为喷枪线性运动的结果。它代表了典型的涂覆方案的构建块。所得到的厚度分布可导致使用喷枪施用到具有确定的几何形状的基材表面的所述单独的喷涂轮廓的叠加。
有利的是，可以确定单喷轮廓与至少一个沉积变量的相关性。模型方程(其考虑到沉积变量，如喷枪角度、距离、速度、粉末进料速率、喷涂效率等)的使用和实验输入使得能够建立完整、自洽且准确的模拟模型，所述实验输入来自作为关于标称喷涂轮廓的参比试验的喷涂试验。来自这些喷涂试验的试验数据有助于确立用于沉积工艺的质量守恒模型的相关系数。该建模方法还使得能够计算喷涂/沉积的效率。
例如，可以确定单喷轮廓与粉末进料速率的相关性、和/或单喷轮廓与流量密度的相关性、和/或单喷轮廓与喷枪和基材表面之间的距离的相关性、和/或单喷轮廓与喷枪速度的相关性、和/或单喷轮廓与喷涂角度的相关性、和/或单喷轮廓与喷涂效率的相关性。
此外，可以确定单喷轮廓与厚度标准偏差(尤其是，以高斯分布模型为参比的厚度标准偏差)的相关性、和/或单喷轮廓与流量密度标准偏差的相关性、和/或单喷轮廓与该单喷轮廓的厚度分布的标准偏差的相关性、和/或单喷轮廓与涂层密度的相关性、和/或单喷轮廓与该单喷轮廓偏离工具中心点的位移的相关性。
可以基于对单喷点/轮廓的模拟、并对于进入的粉末射流使用质量守恒定律，来对涂层厚度或涂层喷射图案进行模拟。喷涂轮廓为表面上的单喷点/轮廓在例如根据喷枪的运动而线性运动的结果。喷涂轮廓代表任何涂覆方案的构建块。因此，单喷轮廓的叠合(以一定的偏移距离发生移动)在基材表面上产生喷涂图案。基于质量守恒定律对喷涂轮廓的建模可以基于对喷涂工艺参数的依赖性，并使得能够对复杂的喷涂图案进行逼真的模拟。这种方法可适用于几何形状复杂的涡轮机部件，特别是燃气轮机部件。
优选可以确定效率因子。此外，可以确定效率因子对喷涂角度的依赖性。另外，可以确定标准偏差对喷涂距离的依赖性、和/或标准偏差(优选高斯标准偏差)对喷枪倾斜角度的依赖性。
通常，可以认为：粉末射流的粉末速度的法向分量分布(normalcomponent distribution)、和/或粉末射流的粉末密度的法向分量分布、和/或所得到的粉末射流的质量流量密度的法向分量分布，在该粉末射流的任何截面均符合高斯原理。例如，可以认为，单喷轮廓的厚度分布在垂直于基材截面的方向上具有高斯分布、和/或其向基材表面的投影具有椭圆形的形状。尤其可以认为，对于固定的工具中心点(TCP)，单喷轮廓具有椭圆形的厚度分布。可以认为，由喷枪TCP(工具中心点)的固定位置喷射的单喷点中相应的厚度分布在垂直于基材截面的方向上具有高斯分布、并且其向基材表面的投影具有椭圆形的形状。可以认为，通过喷枪TCP的线性运动获得的相应的单喷轮廓厚度分布，在垂直于基材和垂直于运动方向的截面方向上具有相应的高斯分布。
对于贯穿射流基材层的粉末质量，可以考虑守恒和转化法则。可以定义一个关于沉积涂层厚度分布的方程。有利的是，该方程可以基于对于贯穿射流基材层的粉末质量所考虑的守恒和转化法则。
可以将来自多次喷射喷涂的单喷轮廓表示为多个单喷轮廓的和。可以将来自多个注射喷涂的喷涂轮廓表示为相应数目的单喷轮廓的和。可以将所述相应数目的单喷轮廓移动一定的距离。
对于给定的涂层图案，例如，对于给定的喷涂图案，可以分析计算涂层厚度。
本发明的方法具有广泛的适用性。喷涂轮廓建模中的非近似物理特性避免了进行大量的实验性的试验以获得用于喷涂轮廓的初始数据。另一方面，来自关于单喷轮廓中的厚度的一些复杂工艺性能(如喷涂效率和标准偏差(例如，高斯标准偏差))的参比测试的实验性输入信息使模型对于实际执行而言并不太复杂。这种理论背景和经验输入的折衷和结合使得能够建立准确、自洽且实用的模拟程序。
本发明的方法仅使用工艺参数(如粉末进料速率、喷涂距离、喷枪速度和喷涂角度)作为输入信息。也可以使用得自参比测试的试验数据将其他工艺特性(如喷涂效率、厚度标准偏差、涂层密度、以及喷涂点可能偏离工具中心点(TCP)的位移)引入模型中。基于具体的喷涂室设置参数，可以容易地改变所选定的输入工艺参数。这使得在沉积工序的进程中容易调整模拟，并且可在模拟模型中自然地实现。
本发明的方法提供了一种简单的、可转换的并且可扩展的模型。该模型包括喷涂工艺的通用特征，这使得该模型对于相同或相似类型的不同涂覆单元均易于转换。这一通用特点还使得能够在短时间内建立对于新的喷涂工艺的模拟模型。例如，将对使用双注射器和多注射器进行的喷涂的模拟自然地引入该模型中。
喷涂轮廓的涂层厚度分布的最终方程和模拟参数设置的程序具有可用于在商业的机器人模拟软件的涂装模拟模块中执行的形式。
通过以下关于一个实施方案的说明、并结合所附的附图，本发明的其他特征、性能和优点会变得清楚。所有本申请中所述及的特征，无论独立还是相互结合，均是有利的。
图1示意性示出所述工艺的几何学原理。
图2示意性示出液体/溶液前体等离子体喷涂。
图3示意性示出悬浮体等离子体喷涂。
图4示意性示出进入到火焰中的粉末喷射。
图5示意性示出进入到等离子体中的实心丝束喷射(solid wireinjection)。
图6示意性示出冷喷涂工艺。
图7示意性示出进入到激光中的粉末喷射。
图8示意性示出单喷轮廓。
图9示意性示出双喷轮廓。
现在将参考图1至7对本发明的一个实施方案进行说明。图1示意性示出所述工艺的几何学原理。使用喷枪1将材料射流2沿z方向喷涂到表面上。所述表面位于x，y-平面。所述材料射流2具有圆锥形的扇状3形式。沉积在所述表面上的涂层具有厚度分布(本申请中称其为高度h(x，y))，并包括多个体积元(本申请中称其为射流元4(ΔxΔyΔz)。喷涂点5中的厚度分布h(x，y)定义了通过喷枪的线性运动而获得的喷涂轮廓的厚度分布。
通过进行参比喷涂试验来确定单喷轮廓对于工艺参数的依赖性，例如，单喷轮廓与至少一个沉积变量(优选为标称喷涂参数组)的相关性。例如，确定单喷轮廓与粉末进料速率和/或流量密度和/或喷枪和基材表面之间的距离和/或喷枪速度和/或喷涂角度和/或喷涂效率和/或厚度标准偏差和/或流量密度的标准偏差和/或单喷轮廓的厚度分布的标准偏差和/或涂覆密度和/或单喷轮廓偏离工具中心点的位移的相关性。此外，确定效率因子、和/或效率因子对喷涂角度的依赖性、和/或标准偏差对喷涂距离的依赖性、和/或标准偏差对喷枪倾斜角度的依赖性。
对进入的粉末射流2使用质量守恒定律，对单喷轮廓进行模拟。沿移动方向6移动喷枪1。基于喷枪1进行线性运动的假设来模拟喷涂轮廓。
形成至少一个表示喷涂轮廓的厚度分布的最终方程，并基于单喷轮廓来模拟所得到的涂层的厚度分布。
本发明的方法基于从喷嘴1加速到沉积表面的粉末射流2(例如，熔融粉末射流)内部的质量守恒定律。将射流2模拟为随着与喷嘴1间的距离的增加而扩大的圆锥形的扇状3。据认为，粉末速度vz的法向分量分布、粉末密度ρ的法向分量分布和所得到的质量流量密度ρvz的法向分量分布在射流2的任何截面均符合高斯原理。对于贯穿射流2的基材层的粉末质量考虑守恒和转化法则使得能够定义关于沉积涂层厚度分布的方程。
对于喷枪1的固定的工具中心点(TCP)位置，典型的涂层具有高斯峰状的厚度分布，其反映射流1中的粉末流量密度的高斯分布。此外，也将获得未知的流量密度ρvz、粉末进料速率与流量密度的标准偏差以及喷涂点的厚度分布的标准偏差σx和σy之间的关系。如果这些标准偏差不相等，则该喷涂点是不对称的，并具有椭圆形的形状。这些标准偏差是在参比试验中通过试验而获得的。在模型中将引入在向基材表面上沉积过程中的粉末损失，其效率因子为A，该效率因子A对于特定的沉积过程是已知的。这也是在参比试验中获得的。
假设喷涂射流2为圆锥状3并考虑到几何关系，可以在关于喷涂点厚度分布的最终方程中引入标准偏差σx和σy对喷涂距离和喷枪倾斜角度的依赖性。
通常，单喷点在垂直于基材截面的方向上具有高斯厚度分布、并且其向基材表面的投影具有椭圆形的形状。喷涂点的参数取决于这些已知的工艺参数，如进料速率喷涂距离d、喷涂角度β和喷涂时间。该模型的未知参数是喷涂点的标准偏差σx和σy和喷涂效率A，它们表示额外的工艺参数，这些工艺参数可以在参比试验中测得。
可以将来自双注射喷涂和多注射喷涂产生的喷涂点表示为对应于已移位的粉末注射器的两个或多个喷涂点的和。考虑到对喷枪速度的依赖性，喷涂点的厚度分布的时间积分得到相应的喷涂轮廓的厚度分布。对于线性喷涂轮廓(其由喷枪的线性运动产生)的涂层厚度分布，可能会有分析方案。对于复杂的非线性运动，可以应用数值方法。
几个喷涂轮廓的涂层厚度的叠加导致对于给定的喷涂图案的厚度分布。典型的涂覆方案代表喷枪的光栅运动(raster movement)，其中使平行排列的喷涂轮廓以某一距离(路径偏移p)发生位移。在这种情况下，可以分析计算所得到的喷涂层的涂层厚度。
当前的涂覆涡轮机部件的喷涂方案利用几个层。这里，可以使下一层的初始工具中心点的位置相对于上一层发生位移(层偏移l)。也可以在这一模型的框架中将这种结构描述为多个喷涂轮廓(其中工具中心点位置发生位移)的叠加。
为了表征喷涂工艺并验证模型模拟，必需输入喷涂效率A以及标准偏差σx和σy。在该实验中，可以使用金属板，该金属板要足够厚以避免在喷涂过程中发生热变形。为了获得喷涂效率的代表性结果，对于具体工序可以对所述板进行充分处理。施加两个通过中线相互垂直的喷涂轮廓。由此，在该板的表面上出现“交叉”的喷涂图案。
将采用触觉或光学扫描技术在三个位置沿与轮廓长度垂直的方向测量这两个喷涂轮廓的一维厚度分布。可以对所获得的经验厚度分布进行统计处理，并且可以对平均分布曲线进行高斯拟合。
通过分析拟合曲线，可以计算各个喷涂轮廓的最大厚度值、标准偏差σx和σy、以及偏离工具中心点的位移Δxd和Δyd。可以将各个喷涂轮廓的轮廓曲线下的经验面积与相应轮廓在100％效率下的理论值进行比较。所得的两轮廓的比例的平均值给出了喷涂效率值。
以下为测量喷涂效率A的另一种成本更低、耗时更短的替代方法：将光栅喷涂图案喷涂在金属板上，并在喷涂之前与喷涂之后对金属板称重。测得的重量差与理论模拟值的比率给出了喷涂效率。以这种方法，可以研究喷涂效率对喷涂角度的依赖性。
为了测量双注射喷涂和多注射喷涂的参数，则在试验中仅使用一个注射器。另一注射器结果似乎是相同的，可以考虑几何学方法将其算出。
结合图2至7对不同涂覆方法的例子进行解说。本发明的方法可以应用于这些涂覆方法。当然，其他涂覆方法也是可以的。
图2示意性示出液体/溶液前体等离子体喷涂。通过流体通道11，将储存于前体储罐9和10中的第一溶液前体7和/或第二溶液前体8引入液体注射器12中。通过液体注射器12，将第一溶液前体7和/或第二溶液前体8的液滴14注射到来自等离子体喷嘴13的等离子体18中。将等离子体18以及溶液前体7和8喷涂到基材16的表面上，形成涂层15。通过温度控制单元17控制基材16表的温度。
图3示意性示出悬浮体等离子体喷涂。将悬浮体21注入等离子体射流23。等离子体射流23是通过阳极24和阴极25产生的。沿轴向方向26喷射等离子体射流23。沿横向方向27将悬浮颗粒21注入等离子体射流23。在使悬浮颗粒28爆炸后，发生溶剂蒸发29、随后发生氧化物形成30、部分熔融31和完全熔融32，然后完全熔融的颗粒32到达基材19的表面，并在那里形成附着的涂层20。
在溶液等离子体喷涂和悬浮体等离子体喷涂的框架内，也可以对采用溶液等离子体喷涂和悬浮体等离子体喷涂而进行的热屏障涂层的沉积进行建模。材料的液体载体，无论作为无机溶液还是精细悬浮体，均可以基于质量守恒定律而进行建模。可以利用质量守恒定律，基于由沉积工艺产生的喷涂轮廓来对沉积厚度和沉积效率建模。
图4示意性示出进入到火焰中的粉末喷射。通过火焰42将涂层34置于基材33的表面。火焰42产生于火焰管41内。火焰管41包括火花塞40、粉末入口39、氮气吹扫口38、燃料气体入口37、氧气入口36和冷却水入口35。
图5示意性示出进入到等离子体中的实心丝束喷射。通过接触管48、49将两个实心丝束46、47注入到等离子体中，该等离子体包括来自喷嘴45的第一雾化空气。加入第二空气50并形成熔融雾化颗粒的喷射流51。喷射流51在基材43的表面生成涂层44。根据线束进料速率(wire feedrate)和相应的喷涂轮廓的建构，可以对本发明的方法进行改造以使其适应涂层厚度的增加。
图6示意性示出冷喷涂工艺。通过气体射流55将颗粒54喷涂到基材52的表面形成涂层53。将用于喷涂的喷枪56与高压工作气体供料57、用于加热该高压工作气体的气体加热器58、粉末料斗59以及载体加热器60相连接。
材料的冷喷涂涉及材料的高速沉积，厚度由于局部的热-机械结合而增加。基于质量守恒和喷涂轮廓的构建特点，可以针对材料厚度对沉积方法建模。
图7示意性示出进入到激光中的粉末喷射。使来自激光器67的激光束63以矩形面引导到基材61的表面上。粉末射流64以角度β注射至激光束63中。当带有粉末的激光束63到达基材61的表面时，粉末颗粒熔融或仍在熔融中，并且出现熔区65。以屏蔽气体66包围激光束63。通过激光束63沿扫描方向68对基材61的表面进行扫描。
可以使用质量守恒定律对示于图2至7的各个工艺进行模拟。这些模拟可应用于各种各样的沉积工艺。
图8示意性示出单喷轮廓70。图9示意性示出双喷轮廓71。在这两个图中，x轴均表示偏移量(单位为mm)，y轴均表示高度h(单位为微米)。在图8中，单喷轮廓70示出的偏移量72为5mm，最大高度73为23微米。在图9中，双喷轮廓71示出双峰，第一峰74的偏移量为-5mm，第二峰75的偏移量为5mm。峰74和75的高度均为12微米。
基于燃气涡轮机部件的三维CAD模型的输入信息，针对燃气涡轮机部件的涂层沉积已经成功地证实了对沉积路径和涂层厚度构建的模拟。
此外，基于转移的粉末颗粒的相互作用热(interaction heat)的积聚和局部尖端(tip)的形状，可以使用激光粉末熔融来开发对尖端增长的模拟。
就沉积在燃气涡轮机部件上的传感器沉积而言，通过热喷涂工艺(无论直接还是通过掩蔽)对热电偶和应变计进行沉积已经得以充分验证。根据燃气涡轮机表面上的仪表路径的布线，可以开发模拟模型以满足传感器沉积的厚度和宽度要求。
传感器的喷墨印刷在工业上也已证实。这也需要将材料通过“悬浮墨”转移，沉积后，该“悬浮墨”能够充当传感器。
能够用于漆构造物(尤其是用于汽车和其他行业)的标准商业软件也将经验拟合用于漆的喷涂轮廓。质量守恒定律将使得能够更好地优化涂料厚度沉积和沉积效率。
总的来说，由于创建了关于喷涂轮廓的模型公式，所以本发明的方法适用于广泛的材料构造物和沉积工艺。该模型公式基于热喷涂工艺的物理模型和得自参比试验的经验输入信息。所创建的模型公式可用作计算(例如，使用Robcad/Paint软件包进行的涂层厚度计算)的输入信息。与本申请所述的现有技术(其中，在工艺发生任何变化之后都需要重新计算近似系数，无法描述喷涂点的不对称性，并且获得的精度差)相比，本发明的方法只需要一个参比测试，适用于较宽的工艺参数范围，能够自动实现工艺参数的变化，并提供了良好的模拟精度。
由CAD模型描述的基材(或部件)上的厚度轮廓预测也使得当基材(或部件)的几何形状改变时机器人路径能够自动更改。在复杂表面上自动生成具有具体喷涂轮廓的路径的方法，可以利用对喷涂轮廓的精确描述来预测新的几何形状上的涂层厚度。

Claims (14)

1.一种用于模拟被置于基材表面上的涂层的厚度的方法，其中使用质量守恒定律对所述厚度进行模拟。
2.如权利要求1所述的方法，其中将所述涂层喷涂于所述基材表面上。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中将所述涂层喷涂于燃气涡轮机部件上。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中采用大气等离子体喷涂、高速氧燃料喷涂、低压等离子体喷涂、热喷涂涂层沉积、激光熔覆、丝材电弧喷涂、冷喷涂、传感器沉积或普通刷涂来对所述基材表面进行涂覆。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中将进入的粉末射流模拟为随着与喷嘴间的距离的增加而扩大的圆锥形的扇状。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中在从喷嘴向着所述基材表面加速的粉末射流内，使用质量守恒定律来对所述厚度进行模拟。
7.如权利要求2-6中任一项所述的方法，其中
-进行至少一次参比喷涂试验，
-确定单喷轮廓与至少一个喷涂工艺参数的相关性，
-对于进入的粉末射流，使用质量守恒定律来对所述单喷轮廓进行模拟。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中确定单喷轮廓与至少一个沉积变量的相关性。
9.如权利要求8所述的方法，其中确定所述单喷轮廓与粉末进料速率、和/或与流量密度、和/或与喷枪和所述基材表面之间的距离、和/或与喷枪速度、和/或与喷涂角度、和/或与喷涂效率、和/或与厚度标准偏差、和/或与流量密度标准偏差、和/或与所述单喷轮廓的厚度分布的标准偏差、和/或与涂层密度、和/或与所述单喷轮廓偏离工具中心点的位移的相关性。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中确定效率因子、和/或效率因子对喷涂角度的依赖性、和/或标准偏差对喷涂距离的依赖性、和/或标准偏差对喷枪倾斜角度的依赖性。
11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其中认为粉末射流的粉末速度的法向分量分布、和/或粉末射流的粉末密度的法向分量分布、和/或粉末射流的所得到的质量流量密度的法向分量分布在所述粉末射流的任何截面均符合高斯原理。
12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中认为单喷轮廓的厚度分布在垂直于基材截面的方向上为高斯分布、和/或在所述基材表面上的投影具有椭圆形的形状。
13.如权利要求1-12中任一项所述的方法，其中将来自多个注射喷涂的喷涂轮廓表示为相应数目的单喷轮廓的和。
14.如权利要求1-13中任一项所述的方法，其中对于给定的喷涂图案分析计算涂层厚度。
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