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本发明涉及一种基于温度场激光表面硬化方法,具体涉及一种动态控制激光淬火参数的方法,解决现有激光淬火的激光淬火参数确定较为复杂,每种激光淬火参数对应的工艺通用性差;且不同零件均需要重新确定激光淬火参数,造成加工时间和成本增加,影响激光淬火工作效率的技术问题。本发明提供一种动态控制激光淬火参数的方法,依据实时监测的激光淬火区域温度,调节激光淬火参数;利用单一变量的P‑T控制规则,或者单一变量的v‑T控制规则,可以精确控制输入的激光能量,抵消待淬火基质的尺寸、形状结构、升温状态及冷却条件等各种其他因素对激光淬火区域温度的影响。
The invention relates to a laser surface hardening method based on a temperature field, in particular to a method for dynamically controlling laser quenching parameters, which solves the problems of complicated determination of laser quenching parameters and poor process universality corresponding to each laser quenching parameter in the conventional laser quenching method. In addition, the laser quenching parameters of different parts need to be determined again, so that the processing time and cost are increased, and the working efficiency of laser quenching is influenced. The present invention provides a method for dynamically controlling laser quenching parameters, wherein the laser quenching parameters are adjusted according to the real-time monitored temperature of a laser quenching region; Using the single-variable P-T control rule or the single-variable v-T control rule, the input laser energy can be accurately controlled, and various other factors such as the size, shape and structure, heating state and cooling conditions of the substrate to be quenched can be offset. The influence of the temperature of the laser quenching area.
| 主分类号 |
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| IPC分类号 | |
| CPC分类号 |
| 代理机构 | 西安智邦专利商标代理有限公司 61211 |
| 代理人 | 王少文 |
| 申请语言 | 汉语 |
| 审查员 | 余辉 |
1.一种动态控制激光淬火参数的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、建立激光淬火参数P/v与激光淬火区域温度T的关系式,拟合获得拟合方程式式中:k1、k2、k3分别为拟合方程式的系数,由待淬火基质决定,P为激光功率密度,v为激光扫描速度;
S2、确定激光淬火参数随激光淬火区域温度T变化的规则
2.1)定义初始时刻激光淬火区域温度T0;
2.2)采集激光淬火在t时刻的激光淬火区域温度为Tt;
2.3)根据步骤1获得的拟合方程式,计算激光淬火在t+1时刻的拟合方程式为:式中:A、B、C均为t+1时刻激光淬火参数
的系数;
2.4)固定激光扫描速度v,根据步骤2.3)获得的拟合方程式,可得单一变量的P‑T控制规则为式中:A1、B1、C1均为单一变量P‑T控制规则P(t)的系数;
或者,固定激光功率密度P,根据步骤2.3)获得的拟合方程式,可得单一变量的v‑T控制规则为式中:A2、B2、C3均为单一变量v‑T控制规则v(t)的系数,D为常数;
S3、激光淬火将步骤2.4)中,获得的单一变量的P‑T控制规则,或单一变量的v‑T控制规则输入基于温度场监控动态控制激光淬火参数系统的控制器中,并在控制器中设定需要的初始时刻激光淬火区域温度T0,实时采集激光淬火区域温度T,实现激光淬火的动态控制。
2.根据权利要求1所述的一种动态控制激光淬火参数的方法,其特征在于:S1中,所述k1取值为‑4.95208,k2取值为0.19148,k3取值为0.00385,则拟合方程式为
3.根据权利要求2所述的一种动态控制激光淬火参数的方法,其特征在于:步骤2.3)中,所述A取值为‑4.95208,B取值为0.19148,C取值为0.00385,则拟合方程式调节为:
4.根据权利要求3所述的一种动态控制激光淬火参数的方法,其特征在于:步骤2.4)中,所述A1取值为‑0.5942496,B1取值为0.0229776,C1取值为0.000462,则单一变量的P‑T控制规则为
5.根据权利要求3所述的一种动态控制激光淬火参数的方法,其特征在于:步骤2.4)中,所述A2取值为‑4.95208,B2取值为0.19148,C2取值为0.00385,D取值为4500,则单一变量的v‑T控制规则为
6.根据权利要求4或5所述的一种动态控制激光淬火参数的方法,其特征在于,S1具体为:
1.1)通过调节激光淬火区域温度T,获得不同激光淬火区域温度对应的激光淬火参数;
1.2)建立激光淬火区域温度T与激光淬火参数的关系式
1.3)利用数据的非线性拟合方法拟合f(T),获得拟合方程式
式中:k1、k2、k3分别为拟合方程式的系数,由待淬火基质决定。
7.根据权利要求6所述的一种动态控制激光淬火参数的方法,其特征在于:S2中,采用红外测温仪监测激光淬火区域温度T。
8.根据权利要求7所述的一种动态控制激光淬火参数的方法,其特征在于:S1中,所述待淬火基质为钢制大平板。
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