激光熔覆熔池圖像檢測試驗(yàn)研究.pdf

1、激光熔覆技術(shù)具有的良好涂層加工制造使用性能優(yōu)勢使其在汽車、航天、國防等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。激光熔覆技術(shù)主要應(yīng)用的方面有激光熔覆成型、激光修復(fù)、表面改性等。近年來激光技術(shù)以及相配套的送粉技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使得其得到了更加廣泛的應(yīng)用。但是，激光熔覆技術(shù)依舊存在其不足之處，特別是是自動化程度亟待提高。
　　本課題以提高熔覆過程自動化為出發(fā)點(diǎn)，對熔覆過程中形成的熔池采用機(jī)器視覺的方法進(jìn)行檢測并尋求熔池和熔覆帶在熔覆工藝參數(shù)變化時的變化

2、規(guī)律，為基于熔池檢測來建立激光熔覆自動控制系統(tǒng)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。為此，本課題主要對以下幾個方面進(jìn)行的研究：
　　首先闡述了課題產(chǎn)生的背景及研究意義。針對激光熔覆熔池檢測技術(shù)的研究發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，了解現(xiàn)有熔池檢測技術(shù)的檢測方式及其檢測成果。分析了現(xiàn)有研究中的局限性及不足處。確定下來研究的內(nèi)容是熔池特征和熔覆帶質(zhì)量隨熔覆工藝參數(shù)變化的規(guī)律并分析熔池特征和熔覆帶質(zhì)量變化規(guī)律之間的聯(lián)系。
　　分析熔池的特點(diǎn)，建立起合適的熔池硬件檢測

3、系統(tǒng)。硬件檢測裝置主要包括合適參數(shù)的相機(jī)與鏡頭及相應(yīng)的衰減片濾光片等。根據(jù)硬件檢測裝置所獲得的熔池圖像的特點(diǎn)選擇合適的圖像處理算法并在Labview環(huán)境下進(jìn)行程序編寫，成功的獲取到了熔池的面積、長度和寬度。
　　利用預(yù)置粉末單熔覆道激光熔覆技術(shù)不同粉末可以方便地同時熔覆的優(yōu)勢，研究了不同種類粉末在熔覆工藝參數(shù)變化時，熔池特征及熔覆帶質(zhì)量的變化規(guī)律。熔覆工藝參數(shù)包括激光功率、光斑掃描速度、預(yù)置粉末層厚度以及基體的預(yù)熱溫度。熔池的特征

4、則包括主要熔池的面積、長度和寬度三個幾何參數(shù)。熔覆帶的質(zhì)量包括熔覆帶的高度寬度、熔覆帶的稀釋率、熱影響區(qū)深度。試驗(yàn)總共研究了三種粉末：Fe327，SF6，Ni55，各取自激光熔覆中鐵基、鈷基、鎳基三種常用的自溶性合金粉末。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同的材料其變化規(guī)律大體相同，局部有所差別。
　　考慮到實(shí)際應(yīng)用中，同步送粉激光熔覆應(yīng)用最為廣泛，單獨(dú)取出 Ni55進(jìn)行同步送粉激光熔覆進(jìn)行研究。首先對同步送粉單熔覆道熔覆時的熔池特征和熔覆帶質(zhì)量隨工