曲面光斑面积变化模型及其对熔覆质量的影响

• 作者: 孙文磊 崔权维 黄勇
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 激光熔覆 曲面 光斑面积 光束姿态 熔覆质量 数学模型 曲率球
• 年，卷（期）: 2018,（11）
• 所属期刊栏目: 膜层材料与技术
• 页码范围: 225-232
• 页数: 8页
• 分类号: TG156
• 字数: 3162字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.11.032

摘要

目的 建立一种计算曲面工件激光光斑面积变化的数学模型,研究光斑面积在多大范围内变化对熔覆质量的影响最小.方法 采用高斯曲率的倒数作为曲率球的半径,利用曲率球代替NURBS曲面微小单元,通过圆柱体与球体相贯的数学分析方法求取截交面积,进而推导出NURBS曲面光斑面积的数学模型,采用CATIA软件作对比,进行验证.结果 该数学模型得出的结果与CATIA计算的结果相对误差不超过0.2％,满足工程应用.对模型中影响光斑面积大小的三个因素(离焦量、光束姿态、曲率)进行分析表明,影响光斑面积大小的最主要因素是光束姿态.在此基础上,以Q235为母材,KF310粉末为熔覆材料,调整光束姿态分别以0°、10°、20°、30°、40°为入射角进行激光熔覆,测试和分析得出,在0°、10°、20°时,单道熔覆层宽度随空间夹角及光斑面积的增大而增大,熔覆高度随光斑面积增大而减小,熔覆层与基体之间存在亮白色界面,这是凝固初期界面处生长出的平面晶,说明形成了冶金结合.而30°、40°时的单道熔覆层宽度变化不明显,在熔覆道边缘出现粘粉现象,冶合质量不高.结论 光斑面积变化在增加8％的范围内可以保证激光熔覆沉积层的质量,通过该算法的应用可以满足激光再制造快速响应的要求.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	孙文磊	新疆大学机械工程学院	325	1422	16.0	21.0
2	崔权维	新疆大学机械工程学院	16	51	5.0	7.0
3	黄勇	新疆大学机械工程学院	20	52	4.0	6.0