第十五届全国表面工程青年学术会议

在热喷涂增材制造中，准确预测复杂工艺下的涂层厚度分布对于实现均匀涂层与机器人轨迹规划至关重要。然而，传统的基于对称假设与线性几何投影的模型难以精确刻画径向送粉、大倾角喷涂等工况导致的非对称沉积与厚度非单调衰减现象。
本研究先构建了偏态增强沉积模型。创新性地引入了基于双曲正切函数的偏态调制因子，从而能够有效表征沉积轮廓在特定方向上的系统性偏移。其次，针对模型形状参数与工艺参数间的强非线性耦合，提出了正交解耦的参数预测算法。
实验验证表明，所提模型在针对大气等离子喷涂与高超音速火焰喷涂的定点沉积实验拟合中，其均方根误差整体优于作为对比基准的三高斯模型与偏态β分布模型，同时计算效率更高。与传统几何投影法的对比进一步凸显了新方法的先进性：在HVOF变距实验中，新方法成功预测了峰值厚度随距离的非单调变化，而投影法因固有的线性缩放假设而产生原理性偏差。
本工作为复杂变工况下的热喷涂涂层形貌预测提供了一种高精度、高效率且物理意义明确的解决方案，为喷涂机器人的离线编程、轨迹优化与涂层均匀性控制提供可靠的理论工具。

热喷涂；涂层厚度预测；偏态模型；非对称沉积