曲线路径下曲面激光熔覆几何特性研究

摘要： 曲面激光熔覆在工业应用中对高价值零部件的修复与再制造至关重要。本研究探究了不同因素对曲面路径激光熔覆中熔覆宽度、熔覆高度及稀释率的影响。通过中心复合设计建立了数学模型，通过控制激光功率、扫描速度、气体流量及改变圆柱基体外半径来预测这些几何特征。方差分析与响应面法表明：熔覆宽度随激光功率增加和扫描速度降低而增大；熔覆高度与激光功率呈正相关，与圆柱基体外半径呈负相关；提高激光功率并降低扫描速度会导致稀释率上升。随后通过优化这些因素（以最大化熔覆宽度和高度、最小化稀释率为目标）改善了熔覆几何特征。模型对熔覆宽度、高度及稀释率的预测值与实验验证结果差异分别为3.485%、3.863%和6.566%。这些模型验证了预测准确性，能为曲面路径激光熔覆几何特征的预测与控制提供理论指导。