[发明专利]高温合金小尺寸结构涡轮盘的损伤榫槽双激光锻造再制造修复装置及应用方法

权利要求书

1.一种高温合金小尺寸结构涡轮盘的损伤榫槽双激光锻造再制造修复的装置的应用方法，其特征在于，所述装置包括用于修复的涡轮盘(2)、机械手臂(1)、扫描装置、处理器(14)、激光冲击强化模块(7)、熔覆模块(8)、温度感应模块(9)、在线监控系统(10)以及总控制器(11)，所述总控制器(11)与处理器(14)、激光冲击强化模块(7)、熔覆模块(8)、温度感应模块(9)、在线监控系统(10)均电连接，所述处理器(14)与扫描装置电连接，所述涡轮盘(2)安装于机械手臂(1)上；

所述激光冲击强化模块(7)包括电连接的锻打激光器(71)和锻打激光头(72)，所述总控制器(11)设有与锻打激光器(71)电连接的激光冲击锻打控制模块；

所述熔覆模块(8)包括送粉头(81)、送粉控制模块、熔覆激光控制模块以及激光熔覆头(82)，所述总控制器(11)、送粉控制模块、送粉头(81)顺次电连接；所述总控制器(11)、熔覆激光控制模块、激光熔覆头(82)顺次电连接；

所述装置包括用于将涡轮盘(2)安装于机械手臂(1)上的专用夹具(12)；

具体步骤如下：

(1)清理涡轮盘(2)受损部位的表面，并打磨受损缺陷部位使受损部位没有残渣；

(2)在步骤(1)之后，使用专用夹具(12)把涡轮盘固定在机械手臂(1)上，再利用扫描装置扫描涡轮盘表面，并在处理器(14)上建立受损涡轮盘(2)的三维模型，通过对比完好的涡轮盘的三维模型确定受损部位尺寸；

(3)在步骤(2)之后，根据受损部位尺寸、形状对零件受损区域进行切片处理，然后采用有限元的方法进行冲击强化仿真获得残余应力场随路径变化的规律，根据零件的结构特征确定规划激光熔覆、激光冲击强化的路径及激光冲击强化不同部位的功率密度、光斑大小、激光脉冲宽度、光斑搭接率的参数，从而规划激光熔覆和激光冲击强化的路径；

(4)在步骤(3)之后，通过处理器(14)确定激光器参数并发出指令至总控制器(11)的激光冲击锻打控制模块，控制锻打激光器(71)发出激光光束到锻打激光头(72)对需要修复的受损部位利用短脉冲激光进行一次激光冲击强化，控制机械手臂(1)运动，同时控制激光器的入射光斑的角度、位置、位移量，保持激光最佳的入射角；

(5)在步骤(4)之后，根据受损部位尺寸，通过总控制器(11)的送粉控制模块控制储粉罐(83)和储气罐(84)给送粉头(81 )同步送粉和保护气体，同时总控制器(11)的熔覆激光控制模块控制连续激光发生器(85)发出激光束至激光熔覆头(82)进行熔覆；

(6)在步骤(5)之后，通过温度感应模块(9)实时监控熔覆层的温度变化；将温度数据反馈给处理器(14)，当温度达到最佳锻打温度时，总控制器(11)发出指令控制锻打激光头(72)发出短脉冲激光束对熔覆层进行锻打，控制机械手臂(1)运动的同时控制激光器激光光斑入射角度、位置、位移量，保持激光最佳的入射角，同时通过总控制器的各个模块间相互耦合影响实时改变各个激光头及送粉送气装置的参数；

(7)在步骤(6)之后，通过在线监控系统(10)监测熔融层的尺寸变化，以改变下一层的激光熔覆头(82)的移动速度和送粉头(81)的送粉量及移动速度参数，进而改变熔覆层的厚度，重复步骤(5)、(6)，直至达到完好的涡轮盘的尺寸要求。

2.根据权利要求1所述的高温合金小尺寸结构涡轮盘的损伤榫槽双激光锻造再制造修复的装置的应用方法，其特征在于，在步骤(5)中，总控制器(11)的熔覆激光控制模块控制激光熔覆头(82)进行熔覆镍基高温合金粉末的熔覆。

3.根据权利要求2所述的高温合金小尺寸结构涡轮盘的损伤榫槽双激光锻造再制造修复的装置的应用方法，其特征在于，在步骤(6)中，最佳锻打温度的温度范围为800℃～1000℃。