徑的路徑。
[0032]激光熔覆系統100還可以包括數據存儲器150。數據存儲器150可以包括每一個包括珠掃描模圖案、珠掃描、預清潔掃描、預加熱掃描和后加熱掃描的激光熔覆循環的數據。這種數據可以包括尤其掃描長度、距離和路徑。
[0033]工業實用性
[0034]諸如凸輪軸、曲軸、栗軸、齒輪、密封件的機械部件和其他高性能應用可能經受相對苛刻的條件，在運行中導致對機械部件的各種形式的磨損和/或損壞。在使用之前可以將硬涂層施加于機械部件的表面來增加機械部件的服務時間。在改造過程中還可以重建或重新涂覆機械部件以進一步增加機械部件的服務時間。
[0035]圖7在用于將一個或多個材料層施加到機械部件50的激光熔覆過程中所使用的激光熔覆循環的方法的流程圖。所述方法的各個步驟可由圖1的激光熔覆系統100來執行。所述方法可以包括框710中在對機械部件50的表面51的珠掃描諸如圖2的珠掃描210期間通過引導光束165來形成熔覆材料的熔珠。熔珠的材料包括熔覆材料或進料。在珠掃描期間，珠形成模塊110可以控制或確定尤其光束165的程數、光束165的強度、光束165的寬度、珠掃描的位置和光束165的速度。
[0036]所述方法還可以包括框720中在預清潔掃描諸如圖3的預清潔掃描220期間通過引導光束165預清潔表面51。預清潔掃描是在珠掃描之前清潔機械部件50的表面51或基板并且使機械部件50的表面51或基板準備好用于后續珠掃描和接收后續珠。
[0037]由諸如鑄鐵的低廉材料制成的機械部件在表面可能包括雜質諸如石墨，可能對熱變化敏感。類似地，先前形成的珠在表面處可能包括熔渣和雜質。在表面形成珠之前預清潔表面可以從表面去除熔渣和雜質并且可以通過防止或降低當雜質存在于基質的表面上時可能形成的多孔性來改進珠與基板或與先前珠的接合質量。在預清潔掃描期間預清潔模塊120可以控制或確定尤其光束165的程數、光束165的強度、光束165的寬度、包括預清潔掃描距離的預清潔掃描的位置和光束165的速度。
[0038]所述方法還可以包括框730中的在預加熱掃描諸如圖4的預加熱掃描230期間通過引導光束來預加熱表面51。預加熱掃描是在珠掃描之前預加熱機械部件50的表面51或基板并且使機械部件50的表面51或基板準備好用于后續珠掃描和接收后續珠。
[0039]熔覆材料可能經過瑕疵形成，諸如破裂、多孔性和其他微觀結構瑕疵。一般來說，所施加的材料的硬度增加會增加材料對這些微觀結構瑕疵的敏感性。具有高于Rockwel 1C45、Rockwe 11C48或Rockwel 1C50的硬度的機械部件尤其可能經受這些瑕瘋。瑕瘋可能由機械部件或先前所使用的珠和當前的熔覆材料的珠的表面溫度之間的差所造成。
[0040]預加熱掃描可配置為控制熔覆材料的熔珠和與熔覆材料的熔珠接觸的表面的部分之間的溫差。在形成熔覆材料的熔珠前，預加熱表面51可通過在那個位置形成熔珠前增加表面51或先前使用的珠的溫度來減小或控制溫差。減小溫差可減少或阻止缺陷諸如開裂形成。在預加熱掃描期間預加熱模塊130可以控制或確定尤其光束165的程數、光束165的強度、光束165的寬度、包括預加熱掃描距離的預加熱掃描的位置和光束165的速度。
[0041]該方法還可包括框740中的在后加熱掃描例如圖4中的后加熱掃描240期間通過引導光束后加熱先前形成的珠。后加熱掃描在珠掃描后部或之后以再加熱在先前的珠掃描期間所形成的珠。
[0042]當珠冷卻過快時，機器部件中也可能產生缺陷，諸如開裂、多孔性和其它微觀結構缺陷，尤其對于具有高于Rockwell C45、Rockwell C48或Rockwell C50的硬度的機器部件。
[0043]后加熱掃描可配置成控制熔覆材料的熔珠或先前形成的熔覆材料的珠粒的冷卻期。進行后加熱掃描和傳送光束返回珠上方可以通過降低珠的冷卻速度來減少缺陷形成。在后加熱掃描期間，后加熱模塊140可控制或確定尤其光束165的程數、光束165的強度、光束165的寬度、包括后加熱掃描距離的后加熱掃描的位置和光束165的速度。
[0044]預清潔、預加熱和后加熱掃描各自可視為二次掃描，各自偏離珠掃描預定距離。每個二次掃描的預定距離可以取決于相同位置處的二次掃描與珠掃描之間所需的時間、所需的溫差和所需的珠的冷卻期。每個二次掃描沿著表面51或表面的一部分進行。通過激光熔覆循環引導光束，其通常在熔覆方向上移動沿著機器部件50的表面51形成多個熔覆材料的珠。
[0045]組合激光熔覆循環中的二次掃描、預清潔、預加熱和后加熱還可減少熔覆材料的缺陷形成，尤其針對具有高于Rockwell C55或在Rockwell C55-60之間的硬度的機器部件或材料。預加熱和后加熱的組合也可導致效率增益。預加熱掃描和后加熱掃描可以降低在珠到珠上應用期間所形成的峰值和谷值，其可導致更平滑的熔覆區域和改善的材料效率。
[0046]當將熔覆材料層或珠施加于機器部件50時，利用框710、框720、框730和框740的多種組合可以進行多個珠掃描圖案。例如，在進行包括珠掃描的珠掃描圖案之前，可以進行包括預清潔掃描和/或預加熱掃描的多個珠掃描圖案或珠掃描圖案的一部分，以便在激光熔覆過程的最初起始點預清潔/預加熱表面51。在珠掃描之前進行預清潔和預加熱掃描，在珠掃描之后進行后加熱掃描。
[0047]在一個實施方案中，多個珠掃描圖案包括珠掃描和預清潔掃描。在另一個實施方案中，多個珠掃描圖案還包括至少一種預加熱掃描。在另一個實施方案中，多個珠掃描圖案還包括至少一種后加熱掃描。例如，沿著整個循環路徑的激光熔覆過程可能在表面上形成的第一個珠與最后一個珠之間的位置處發生開裂。因此，在此實施例中進行的大部分珠掃描圖案可以包括珠掃描和預清潔掃描，但是在熔覆過程即將結束處進行的一個或多個珠掃描圖案還可以包括在形成鄰近第一個珠的最后一個珠粒之前預加熱第一個珠的預加熱掃描。
[0048]使用具有掃描光學器件162的激光掃描頭160可以無需或限制移動激光掃描頭160或工件以移動光束，降低了激光熔覆過程的設備需求。當激光掃描頭160保持固定時，通過激光掃描頭160的掃描光學器件162可以控制光束165。在一些實施方案中，激光掃描頭160可以在熔覆方向205上向前移動以輸送原料同時進行各種掃描。在激光熔覆過程期間降低設備需求以及使用單光束165還可以減少系統功率需求。
[0049]熔覆、預清潔、預加熱和后加熱掃描各自可以需要不同的能量水平。可以通過改變光束165的功率水平，改變光束尺寸，通過掃描產生脈沖光束165或通過其任何組合達到每次掃描的能量水平。在掃描期間還可以改變光束165的功率水平以克服某些部件的幾何形狀或使熔覆珠成型。
[0050]當進行預清潔掃描、預加熱掃描和后加熱掃描時，掃描光學器件162能夠形成30毫米值50毫米寬的光束165并且可以足夠快速地移動光束165以保持基板區域熔融，形成珠。當進行預清潔掃描、預加熱掃描和后加熱掃描