機(jī)器人光纖激光熔覆裝備以及工藝研究.pdf

1、激光熔覆技術(shù)是一種先進(jìn)的表面改性技術(shù)，它綜合了光、機(jī)、電、材料、檢測(cè)、控制等多門學(xué)科的內(nèi)容，在激光加工技術(shù)中占有重要的地位。為了采用激光熔覆技術(shù)進(jìn)行高效率、低成本、高質(zhì)量的制備涂層，必須開發(fā)出高性能的激光熔覆設(shè)備。因此將機(jī)器人技術(shù)引入激光熔覆技術(shù)中，研發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)的機(jī)器人光纖激光熔覆系統(tǒng)設(shè)備，優(yōu)化工藝，對(duì)拓寬激光熔覆技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域具有十分重要的意義。
　　本文設(shè)計(jì)集成了一套機(jī)器人光纖激光熔覆系統(tǒng)，并基于該系統(tǒng)在45＃鋼基

2、體上進(jìn)行Fe316L鐵基合金粉末的工藝試驗(yàn)研究。本文完成的主要工作如下:
　　(1)激光熔覆加工機(jī)理的理論分析。在幾種激光表面改性技術(shù)的分析和比較后，闡述了選取激光熔覆技術(shù)的原因，分析了激光熔覆加工機(jī)理與特性，并對(duì)激光熔覆材料供給的兩種方式進(jìn)行了描述，說明了選取同步送粉方式的理由，最后介紹了對(duì)熔覆層質(zhì)量產(chǎn)生影響的幾個(gè)重要工藝參數(shù)以及其影響機(jī)理。
　　(2)機(jī)器人光纖激光熔覆系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制方案的設(shè)計(jì)。根據(jù)待熔覆件的熔覆要求，

3、研究了光纖激光器、熔覆光學(xué)組件、送粉系統(tǒng)、機(jī)器人等關(guān)鍵部件的工作原理、特點(diǎn)和性能參數(shù)，做出了合理的選型;設(shè)計(jì)了氣路原理圖、水冷原理圖等輔助單元;基于MicroLogix1400 PLC控制模塊，設(shè)計(jì)了機(jī)器人激光熔覆系統(tǒng)的控制方案，闡述了其控制原理以及對(duì)系統(tǒng)各個(gè)組成部分的具體控制方式，從而完成了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的搭建。
　　(3)在45#鋼基體表面進(jìn)行光纖激光熔覆Fe316L鐵基粉末的工藝試驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)了適用于鐵基粉末激光熔覆的復(fù)合同軸同

4、步送粉嘴，編寫工藝試驗(yàn)的機(jī)器人路徑程序，確定工藝參數(shù)范圍，針對(duì)不同工藝參數(shù)下的樣品，分析了掃描速度、激光功率、送粉量、離焦量以及搭接率等因素在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)對(duì)熔覆層質(zhì)量的影響規(guī)律，并優(yōu)化了工藝參數(shù)，得到了一個(gè)合適的工藝參數(shù)范圍。
　　本文基于具體的工程實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行研究開發(fā)，其所研發(fā)集成的機(jī)器人激光熔覆系統(tǒng)設(shè)備在國(guó)內(nèi)處于先進(jìn)水平，機(jī)器人技術(shù)的引入，大大提升了激光熔覆技術(shù)加工零件的復(fù)雜程度，自主研發(fā)的復(fù)合同軸同步送粉嘴改善了激光熔覆的送粉