[发明专利]一种基于熔覆参数阶跃变化的缺陷修复方法

说明书

本发明提供了一种基于熔覆参数阶跃变化的缺陷修复方法。使用常规的熔化极惰性气体保护焊设备进行熔覆修复，能有效改善修复表面形貌，同时提升结构的强度，使之具有良好的缝合效果，实现结构件表面的修复。

技术领域

本发明涉及金属修复再制造领域，特别是涉及一种基于熔覆参数阶跃变化的缺陷修复方法。

背景技术

再制造技术依托于增材技术，是一种以废旧机械零部件为对象，恢复废旧零件原始尺寸提升其材料服役性能的材料成形技术。堆焊制造与再制造技术逐步成为一种快速便捷的工艺修复途径。金属件表面在使用过程中会产生磨损，或受到外力冲击作用，表面出现不规则凹坑。久而久之，凹坑易扩大成破损，形成表面裂纹，从而造成构件的失效，影响机械零件的使用。金属修复再制造技术成为解决结构件表面凹坑缺陷的有效手段。但修复成形前后表面形貌差异大，微观组织不均匀等问题，成为制约金属修复再制造发展的一大难点。

发明内容

本发明改进现有金属表面修复再制造技术，提供了一种基于熔覆参数阶跃变化的缺陷修复方法。使用常规的熔化极惰性气体保护焊设备进行熔覆修复，能有效改善修复表面形貌，同时提升结构的强度，使之具有良好的缝合效果，实现结构件表面的修复。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种基于熔覆参数阶跃变化的缺陷修复方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一：根据修复表面材料属性，进行修复参数仿真，得到堆焊尺寸与焊接参数，利用回归算法，建立修复模型；

步骤二：基于熔覆设备进行试验分析，验证所建立修复回归模型的准确性，根据不同的材料进行分类，建立修复数据库；

步骤三：利用反求设备识别凹坑表面，得到不规则凹坑缺陷表面三维模型；

步骤四：基于修复数据库中凹坑表面相同材料的修复参数，确定阶跃信号施加方案，进行凹坑修复动态仿真；

步骤五：规划熔覆修复方案，若步骤四仿真结果不理想，则调整修复方案重新模拟；

步骤六：进行表面缺陷熔覆修复，提取修复后表面模型，完成修复评估，将相关结果录入修复数据库。

所述步骤一的具体操作为，根据金属修复再制造原理及电磁学相关理论，规划熔覆尺寸模型，基于数值模拟手段结合试验分析，对焊接电流、送丝速度、行走速度参量进行探究，将得到的结果基于神经网络算法进行回归分析，得到堆焊尺寸与焊接参数的关系。

熔覆增材再制造模拟分析包括材料的选取、喷嘴的调整及步骤一中熔覆参量的确定，基于此得到的修复再制造模型能适用于该材料缺陷的修复填充。

对步骤三中所识别凹坑表面，提取出缺陷特征参数，针对特定较为精细或关键部位还需提取厚度等关键参数，作为动态仿真的边界条件。

所述步骤四中的参数阶跃方案包括熔覆电流阶跃响应和行走速度阶跃响应信号，即熔覆过程从凹坑前方若干距离的基板部位开始，熔覆路径行走到凹坑处响应参数阶跃信号，电流信号加大，熔覆尺寸扩大，更好的填充凹坑；行走速度减小，堆积时间延长，熔覆宽度增加，更好的修补缺陷。

所述步骤五中的动态仿真后，取凹坑表面平整度和凹坑填充度作为修复评价指标，若修复后的效果能满足需求，则选择该参数进行熔覆修复；若不满足修复要求，则返回步骤四，调整参数重新仿真。

所述步骤六中的具体操作为，待表面修复完成后，对比仿真和实际熔覆效果，提取上述评价指标进行修复质量评估；记录数据，录入数据库，为下次修复提供参照。

本发明有如下有益效果：

1、基于阶跃信号下的修复再制造技术，相较于普通的电弧熔积修复再制造技术，能使得修复表面过渡更加自然且更为平整，在凹坑前后端不会出现由于电弧信号延迟造成的凸起或虚焊。