[发明专利]一种基于平面分区空间分层的动态梯度熔覆工艺和装置

权利要求书

1.一种基于平面分区空间分层的动态梯度熔覆工艺，其特征在于：采用平面分区空间分层的动态梯度熔覆工艺，即将熔覆件分为N层，每层根据零件不同区域功能不同，划分为多个平面熔覆区域，在每个区域的熔覆过程中动态调整合金粉末的成分配比及熔覆工艺参数，进行跳跃式熔覆，来提高零件相应部位耐高温、耐腐蚀、高强度和高韧性综合力学性能，同时抑制按顺序熔覆导致的翘曲问题，改善熔覆层的熔覆质量，从而获得更加理想的熔覆效果；层与层之间进行机械打磨，使层与层之间的结合更加紧密。

2.如权利要求1所述的一种基于平面分区空间分层的动态梯度熔覆工艺，其特征在于，N的确定方法如下：需要的熔覆层厚度为a，送出的粉末厚度为b，N就等于(a/b)+1。

3.如权利要求1所述的一种基于平面分区空间分层的动态梯度熔覆工艺，其特征在于，具体步骤如下：

(1)分析熔覆件各部位需要具备的力学性能，分为几大熔覆区域，每个熔覆区域根据该区域所需要的力学性能选择对应的合金元素，进行合金粉末元素成分的比例配比a：b：c，选定其中的一种元素，调节粉末送粉器送粉速率至最优速率v，以此速率为基准，计算出每种元素对应的粉末送粉器的送粉速率与粉末成分比例一致为a：b：c；

(2)利用软件根据骤(1)中的合金元素分布情况实现平面分区，空间分层，即将整个熔覆件划分为N层，每层划分为多个不同的熔覆区域，在每个熔覆区域上进行熔覆路径规划，计算机自动生成数控走刀程序代码；

(3)熔覆基体表面打磨后，使用毛刷去除熔覆基体表面杂质颗粒；

(4)将所有材料粉末分别研磨，再将粉末干燥；

(5)调节粉末混合器，连接各送粉器进行送粉测试，然后根据每个熔覆区域对应的粉末成份选择不同的激光功率参数进行熔覆测试，观测熔覆效果和熔覆质量，选取该区域粉末所匹配的最优激光熔覆工艺参数，记录下所有熔覆区域对应的最优熔覆工艺参数，最后在每个区域所对应的熔覆程序中设定与之对应的最优熔覆工艺参数，以此实现在整个零件的熔覆过程中激光工艺参数的动态调整，使其整体达到最好的熔覆效果；

(6)利用多轴联动工作台将熔覆基体移动到熔覆平台每层熔覆起点位置，按照平面分区路径，使用同轴送粉激光器对其进行激光熔覆，调节送粉器参数控制送出的粉末厚度，视为熔覆层1；

(7)每层熔覆结束后，熔覆表面进行机械打磨使表面平整，使层与层之间的冶金结合更加紧密；

(8)重复步骤(6)和(7)操作,该过程中激光熔覆的参数随粉末成分比例的变化动态调整；直到完成整个零件的激光熔覆，最后对零件表面机械加工切掉多余部分，并进行打磨抛光处理，使得零件表面粗糙度达到相应的使用要求，至此完成对整个零件的动态梯度熔覆。

4.如权利要求3所述的一种基于平面分区空间分层的动态梯度熔覆工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述的软件为计算机辅助金属熔覆成型编程专家，V4.3SAU-LDMPI anner430。

5.如权利要求3所述的一种基于平面分区空间分层的动态梯度熔覆工艺，其特征在于，步骤(3)中，熔覆基体表面打磨后的粗糙度在Ra6.3-Ra12.5之间，熔覆基体采用熔覆基体夹具固定，熔覆基体夹具固定在距离熔覆基体上表面1/3位置处。

6.如权利要求3所述的一种基于平面分区空间分层的动态梯度熔覆工艺，其特征在于，步骤(4)中，所有材料粉末分别研磨至平均粒径a≤10um，将粉末置于干燥箱中100-200℃干燥6h。

7.如权利要求3所述的一种基于平面分区空间分层的动态梯度熔覆工艺，其特征在于，步骤(5)中，激光熔覆工艺参数范围如下：激光功率2.0～4.0KW、扫描速度4～9mm/s、光斑直径2-5mm、搭接率10％～30％、保护气Ar 3～5L/min、离焦量为200-300mm。

8.如权利要求3所述的一种基于平面分区空间分层的动态梯度熔覆工艺，其特征在于，步骤(6)中，粉末厚度b取0.4mm。