CN105136085B - 一种激光熔覆中激光束与粉锥偏离度的测量方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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

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

激光熔覆是粉杯1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。

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。

目测法存在以下3个问题：

1)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0.8mm。这将会极大影响熔覆加工质量。

2)具有一定危险性：激光加工严禁裸眼直视，目测风险极大。

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

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：

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，分别测量两试样两正交方向上熔池与熔覆层的偏移量ΔX、ΔY，并据此公式X＝(1-H/D)×(ΔX)/2、Y＝(1-H/D)×(ΔY)/2计算出激光束与粉锥的偏离度X、Y。

其中ΔX、ΔY分别为两试样两正交方向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。

该测量方法放大了观测区间，大大降低误差(ΔX>X、ΔY>Y)；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

图1是激光熔覆加工原理图；

图2是目测法侧视示意图；

图3是目测法仰视示意图；

图4是测量方法流程图；

图5是偏离度计算方法原理图。

具体实施方式

以316L不锈钢激光熔覆试验为例，技术方案具体实施如下：

1、加注不锈钢粉；

2、在试验台上装夹5mm厚316L钢板，用螺钉紧固压板；

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50mm×50mm(两垂直方向)，送粉量10g/min。运行程序；

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；

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；

6、偏离度计算方法如下：

设两正交方向熔覆层与熔池的偏移量分别为ΔY、ΔX，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)×(ΔX)/2、Y＝(1-H/D)×(ΔY)/2。

Claims (3)

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ΔX、ΔY，并据此公式X＝(1-H/D)×(ΔX)/2、Y＝(1-H/D)×(ΔY)/2计算出激光束与粉锥的偏离度X、Y；

其中ΔX、ΔY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：步骤一中所述粉末 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。