一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法及装置

专利2025-05-19  18


本发明涉及激光熔覆工艺优化,具体为一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法及装置。


背景技术:

1、激光熔覆通过在基材表面沉积一层独特的合金材料,从而显著提高其耐磨性、耐腐蚀性和整体机械强度。近年来,激光熔覆工艺得到了快速发展,安全钳制动块是电梯安全钳中重要的零部件,基于实际工况要求制动块表面具有高硬度、高耐磨、耐冲击等特性,针对这一技术问题,采用激光熔覆技术制备熔覆层,研究分析熔覆层的微观组织,实现熔覆层与基体间的冶金结合,从而提高安全钳的使用寿命;目前安全钳制动块材料表面的高硬度层是通过热喷涂技术实现的,其最大缺点为硬化层易脱落,实际使用寿命低;针对这一技术问题,采用激光熔覆表面改性技术,研究激光工艺参数(激光功率、扫描速度、光斑直径等参数)、熔覆粉末材料配方等因素对熔覆层致密度、硬度、耐磨性及熔覆层与基体之间结合力的影响;从而使用激光熔覆工艺对制动块进行强化处理,不仅可以延长其使用寿命,还能提高其在极端工况下的表现;

2、现有技术中的,公开号为cn111859735a,名称为一种激光熔覆修复轴面磨损件工艺的优化方法,通过定义随温度变化的材料热物性参数,实现材料非线性问题的分析,保证分析过程的可靠性;通过定义热源模型为体生热率模型,能够准确模拟同轴送粉方式的熔融粉末传热过程;通过采用柱坐标系下apdl编程的方式,可以实现在零件轴面进行激光熔覆的模拟过程;通过采用间接顺序热-结构耦合的方式进行计算,先进行温度场计算,再进行应力场计算,耦合方程少,易于收敛;

3、尽管激光熔覆工艺具有诸多优势,但现有技术在合金粉末配置比例和工艺参数的选择上仍存在显著不足;现有技术大多依赖于经验公式和简单的实验验证,缺乏系统的参数优化策略。这导致在实际应用中,熔覆层的显微硬度和结合力难以达到最佳状态。此外,现有技术通常忽略了合金粉末配置与工艺参数之间的复杂耦合关系,未能有效实现两者的最优组合。因此,在如何通过科学的方法对合金粉末配置比例和激光熔覆工艺参数进行优化,以实现安全钳制动块的最佳增强效果,成为当前技术发展的一大瓶颈;

4、在上述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法及装置,以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法,具体步骤包括:

4、步骤s1:在标准激光熔覆工艺参数下,采集安全钳制动块基体在不同配置比例的混合基合金粉末下进行激光熔覆后,熔覆层与基体之间的第一成型质量数据集;

5、步骤s2:在标准配置比例的混合基合金粉末下,采集安全钳制动块基体在不同的激光熔覆工艺参数下进行激光熔覆后,熔覆层与基体之间的第二成型质量数据集;

6、步骤s3:基于实验验证与专家分析,分别确定第一成型质量数据集与第二成型质量数据集所包含参数的第一目标范围值和第二目标范围值;

7、步骤s4:将第一成型质量数据集包含参数与第一目标范围值进行比对分析,筛选出达到第一目标范围值要求的混合基合金粉末,并对该混合基合金粉末的配置比例进行标注,形成第一标注集,同时计算第一成型质量数据集包含参数与第一目标范围值之间的第一关联系数;

8、步骤s5:将第二成型质量数据集包含参数与第二目标范围值比对分析,筛选出达到第二目标范围值要求的混合基合金粉末,并对该混合基合金粉末对应的激光熔覆工艺参数进行标注,形成第二标注集,同时计算第二成型质量数据集包含参数与第二目标范围值之间的第二关联系数;

9、步骤s6:获取第一标注集和第二标注集并进行多次实验,每次实验中,采用不同的激光熔覆工艺参数和粉末配置比例进行组合,并采集每个组合对应熔覆层与基体之间的第三成型质量数据集;

10、步骤s7:确定安全钳制动块基体在当前激光熔覆过程中的熔覆工艺参数和粉末配置比例,并以此从第三成型质量数据集中确定相应的显微硬度和结合力,将该显微硬度和结合力与第一关联系数和第二关联系数进行结合分析,生成用于对激光熔覆工艺参数或混合基合金粉末配置比例提供调整策略的综合调整模型。

11、进一步地,基于实验验证和专家分析,确定cam的比对阈值为m1;

12、当时,显微硬度趋近结合力;

13、当时,显微硬度高于结合力;

14、当时,显微硬度低于结合力;

15、当cam≥m1,且时:

16、激光熔覆工艺参数调整策略为:增加或减少激光功率±5%;增加或减少光斑直径±5%;增加或减少扫描速度±3%;增加或减少送粉速度±2%;

17、混合基合金粉末配置比例调整策略为:增加或减少fe基、co基和n i基合金粉末中任一粉末的比例±4.5%;

18、当cam≥m1,且时:

19、激光熔覆工艺参数调整策略为:策略目的是降低硬度,具体减少当前激光功率的10%;增加当前光斑直径的10%;减少当前扫描速度的9%;减少当前送粉速度的8%;

20、混合基合金粉末配置比例调整策略为:减少当前fe基合金粉末比例的10%;分别增加当前co基和n i基合金粉末比例的5%和8%:

21、当cam≥m1,且时:

22、激光熔覆工艺参数调整策略为:策略目的是提高硬度,具体增加当前激光功率的9%;减少当前光斑直径7%;增加当前扫描速度的9%;增加当前送粉速度的8%;

23、混合基合金粉末配置比例调整策略为:增加当前fe基合金粉末比例的7%;分别减少当前co基和ni基合金粉末比例的3%和6.5%。

24、一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化装置,所述装置用于执行所述的安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法,包括:

25、第一数据采集模块:用于在标准激光熔覆工艺参数下,采集安全钳制动块基体在不同配置比例的混合基合金粉末下进行激光熔覆后,熔覆层与基体之间的第一成型质量数据集;

26、第二数据采集模块:用于在标准配置比例的混合基合金粉末下,采集安全钳制动块基体在不同的激光熔覆工艺参数下进行激光熔覆后,熔覆层与基体之间的第二成型质量数据集;

27、目标范围值确定模块:用于基于实验验证与专家分析,分别确定第一成型质量数据集与第二成型质量数据集所包含参数的第一目标范围值和第二目标范围值;

28、第一关联模块:用于将第一成型质量数据集包含参数与第一目标范围值进行比对分析,筛选出达到第一目标范围值要求的混合基合金粉末,并对该混合基合金粉末的配置比例进行标注,形成第一标注集,同时计算第一成型质量数据集包含参数与第一目标范围值之间的第一关联系数;

29、第二关联模块:用于将第二成型质量数据集包含参数与第二目标范围值比对分析,筛选出达到第二目标范围值要求的混合基合金粉末,并对该混合基合金粉末对应的激光熔覆工艺参数进行标注,形成第二标注集,同时计算第二成型质量数据集包含参数与第二目标范围值之间的第二关联系数;

30、实验组合模块:用于获取第一标注集和第二标注集并进行多次实验,每次实验中,采用不同的激光熔覆工艺参数和粉末配置比例进行组合,并采集每个组合对应熔覆层与基体之间的第三成型质量数据集;

31、调整模块:用于确定安全钳制动块基体在当前激光熔覆过程中的熔覆工艺参数和粉末配置比例,并以此从第三成型质量数据集中确定相应的显微硬度和结合力,将该显微硬度和结合力与第一关联系数和第二关联系数进行结合分析,生成用于对激光熔覆工艺参数或混合基合金粉末配置比例提供调整策略的综合调整模型。

32、与现有技术相比,本发明的有益效果是:通过对激光熔覆工艺参数和混合基合金粉末配置比例进行优化,实现了显微硬度和结合力的双重提升;具体来说,通过采集和分析不同粉末比例和工艺参数下的成型质量数据集,分别确定其最佳目标范围,并进行多次实验验证,最终生成综合调整模型;该模型能够提供精确的参数调整策略,以实现显微硬度和结合力的最优匹配;相比现有技术,我方发明不仅提高了制动块熔覆层的耐磨性和抗疲劳性能,还显著延长了其使用寿命,提升了整体系统的安全性和可靠性。


技术特征:

1.一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法,其特征在于,具体步骤包括:

2.根据权利要求1所述的一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法,其特征在于:混合基合金粉末包含fe基、co基和ni基合金粉末;

3.根据权利要求2所述的一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法,其特征在于:

4.根据权利要求3所述的一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法,其特征在于:将第一成型质量数据集包含的显微硬度和结合力进行标准化处理,并将标准化输出值通过缩放和偏移调整至(0,1)范围内,将调整后的显微硬度和结合力依次标记为xd1和bj1;

5.根据权利要求4所述的一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法,其特征在于:将第二成型质量数据集包含的显微硬度和结合力进行标准化处理,并将标准化输出值通过缩放和偏移调整至(0,1)范围内,将调整后的显微硬度和结合力依次标记为xd2和bj2;

6.根据权利要求5所述的一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法,其特征在于:第三成型质量数据集构建,具体包括:

7.根据权利要求6所述的一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法,其特征在于:综合调整模型的构建,具体包括:

8.根据权利要求7所述的一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法,其特征在于:基于实验验证和专家分析,确定cam的比对阈值为m1;

9.一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化装置,其特征在于:所述装置用于执行权利要求1-8任意一项所述的安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法,包括:


技术总结
本发明提供一种安全钳制动块激光熔覆工艺优化方法及装置,涉及激光熔覆工艺优化技术领域,本发明通过对激光熔覆工艺参数和混合基合金粉末配置比例进行优化,实现了显微硬度和结合力的双重提升;具体来说,通过采集和分析不同粉末比例和工艺参数下的成型质量数据集,分别确定其最佳目标范围,并进行多次实验验证,最终生成综合调整模型;该模型能够提供精确的参数调整策略,以实现显微硬度和结合力的最优匹配。

技术研发人员:董香龙,李亮,张侃楞,曹卫,曹宇昂,丁浩
受保护的技术使用者:盐城工学院
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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