本文關(guān)鍵詞：激光熔覆熔池圖像檢測試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 激光熔覆 熔池檢測 熔覆質(zhì)量 預(yù)置粉末 同步送粉

【摘要】：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(jiān)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�？紤]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)量隨工藝參數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行了研究。在單熔覆道激光熔覆送粉的研究的基礎(chǔ)上又對多道搭接激光熔覆熔池特征和熔覆帶質(zhì)量隨熔覆工藝參數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行了初步的研究。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆 熔池檢測 熔覆質(zhì)量 預(yù)置粉末 同步送粉
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 課題背景及研究意義13-14
• 1.2 激光熔覆熔池檢測研究現(xiàn)狀14-22
• 1.2.1 激光熔覆熔池的檢測方式14-19
• 1.2.2 工藝參數(shù)變化對熔池檢測信號和熔覆層質(zhì)量的影響19-20
• 1.2.3 基于熔池檢測的熔覆質(zhì)量控制20-22
• 1.3 激光熔覆熔池檢測研究的成果與不足22-23
• 1.3.1 激光熔覆熔池研究的成果22
• 1.3.2 激光熔覆熔池存在的問題22-23
• 1.4 本課題主要研究內(nèi)容23-25
• 第二章 熔池檢測系統(tǒng)的建立25-41
• 2.1 引言25-26
• 2.2 熔池采集裝置的建立26-30
• 2.2.1 傳感器類型的選擇26
• 2.2.2 傳感器及鏡頭參數(shù)的選擇26-27
• 2.2.3 濾光片衰減片以及保護(hù)鏡片的選擇27-28
• 2.2.4 相機(jī)支架的制作28-30
• 2.3 熔池圖像的采集與處理30-36
• 2.3.1 熔池圖像的采集30
• 2.3.2 熔池圖像的處理30-36
• 2.4 程序?qū)崿F(xiàn)36-39
• 2.4.1 程序設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)36-37
• 2.4.2 程序具體模塊37-39
• 2.5 本章小結(jié)39-41
• 第三章 不同種類粉末熔池圖像檢測對比研究41-83
• 3.1 引言41
• 3.2 試驗(yàn)設(shè)備41-43
• 3.2.1 試驗(yàn)裝置41-42
• 3.2.2 制備試樣設(shè)備42
• 3.2.3 分析測試儀器42-43
• 3.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)43-45
• 3.3.1 試驗(yàn)材料的選取43-44
• 3.3.2 預(yù)置粉末激光熔覆試驗(yàn)設(shè)計(jì)44-45
• 3.4 試驗(yàn)過程及試驗(yàn)結(jié)果獲取45-46
• 3.4.1 試驗(yàn)過程45-46
• 3.4.2 熔池參數(shù)和熔覆帶參數(shù)獲取46
• 3.5 熔覆試驗(yàn)結(jié)果分析46-81
• 3.5.1 激光功率對熔池和熔覆帶的影響46-55
• 3.5.2 掃描速度對熔池和熔覆帶的影響55-63
• 3.5.3 粉末厚度對熔池和熔覆帶的影響63-72
• 3.5.4 預(yù)熱溫度對熔池和熔覆帶的影響72-81
• 3.6 本章小結(jié)81-83
• 第四章 同步送粉單道熔覆熔池圖像檢測研究83-99
• 4.1 引言83-84
• 4.2 試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)設(shè)計(jì)84-85
• 4.2.1 硬件系統(tǒng)84
• 4.2.2 試驗(yàn)材料84-85
• 4.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)85
• 4.3 試驗(yàn)過程及試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)獲取85-87
• 4.3.1 試驗(yàn)過程85
• 4.3.2 試驗(yàn)結(jié)果獲取85-87
• 4.4 結(jié)果分析87-97
• 4.4.1 激光功率變化對熔池和熔覆帶的影響87-90
• 4.4.2 掃描速度變化對熔池和熔覆帶的影響90-94
• 4.4.3 送粉率變化對熔池和熔覆帶的影響94-97
• 4.5 本章小結(jié)97-99
• 第五章 同步送粉多道熔覆熔池圖像檢測初步研究99-111
• 5.1 引言99-100
• 5.2 試驗(yàn)系統(tǒng)與試驗(yàn)設(shè)計(jì)100-101
• 5.2.1 硬件系統(tǒng)100
• 5.2.2 試驗(yàn)材料100
• 5.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)100-101
• 5.3 試驗(yàn)過程及試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)獲取101-103
• 5.3.1 試驗(yàn)過程101-102
• 5.3.2 試驗(yàn)結(jié)果獲取102-103
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果分析103-109
• 5.4.1 激光功率對熔覆層和熔池幾何特征的影響103-105
• 5.4.2 掃描速度對熔覆層和熔池幾何特征的影響105-107
• 5.4.3 送粉率對熔覆層和熔池幾何特征的影響107-109
• 5.5 本章小結(jié)109-111
• 第六章 總結(jié)與展望111-115
• 6.1 總結(jié)111-113
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)113
• 6.3 展望113-115
• 參考文獻(xiàn)115-119
• 致謝119-121
• 攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果121

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