[发明专利]一种金属零件激光修复方法及装置

说明书

本发明属于金属零件修复技术领域，针对现有技术中存在的非轴类金属零件的修复方法导致熔覆部分与原零件易发生结合不良、夹渣、孔隙等问题，本发明公开一种金属零件激光修复方法及装置，包括如下步骤：(1)评估是否能进行修复；(2)将工件缺陷进行去除；(3)建立待修复区域模型，生成修复轨迹；(4)对直接接触的表面区域轨迹进行读取；(5)在修复时辅助超声波控制待修复区域模型与待修复工件基体的结合；(6)对待修复工件进行修复；(7)修复完成后，将多余部分去除。本发明可以提高修复部位与基体零件的结合强度以及减少修复缺陷，提高受损零件的修复质量、减少废品率。

技术领域

本发明属于金属零件修复技术领域，具体涉及一种金属零件激光修复方法及装置。

背景技术

目前对于金属零件的修复主要还是针对轴类零件进行激光熔覆加工，通过轴的旋转以及轴向运动，激光将粉末均匀地熔在轴表面，一般只熔覆一层，之后进行机加工完成轴类零件的修复，此类加工只涉及到准二维的运动，难度较低，目前已比较成熟。

针对非轴类零件，采取机加工方式，将损坏部位挖掉，如果挖掉形状不规则利用扫描仪对其进行扫描建模，如果形状规则则直接进行建模，对模型进行切片、利用激光或者电子束按照生成的轨迹进行熔覆加工，之后利用机加工方式对多余材料进行去除，但是在实际应用时，熔覆部分与原零件易发生结合不良、夹渣、孔隙等问题，影响待修复工件的性能甚至直接造成零件报废。因此，如何研发一种金属零件激光修复方法，对解决修复部位与基体结合不良、夹渣等修复缺陷问题具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术中存在的非轴类金属零件的修复方法导致熔覆部分与原零件易发生结合不良、夹渣、孔隙等问题，本发明的目的在于提供一种金属零件激光修复方法及装置，可修复的缺陷包括零件生产过程中产生缺陷以及使用过程中因为磨损、失效等造成的缺陷。

本发明采取的技术方案为：

一种金属零件激光修复方法，具体包括如下步骤：

(1)评估待修复工件是否能进行修复；

(2)通过铣床将工件缺陷进行去除；

(3)建立待修复区域模型，通过金属3D打印切片软件自动进行切片，生成修复轨迹；

(4)对轨迹中与待修复工件直接接触的表面区域轨迹进行读取；

(5)在修复时辅助超声波对熔池产生扰动，控制待修复区域模型与待修复工件基体的结合；

(6)激光头通过连续激光、侧轴送粉或同轴送粉方式对待修复工件进行修复；

(7)修复完成。

进一步的，所述步骤(6)中激光头按照第(3)步切片软件生成的轨迹运行，激光将送粉头输送到作用区的粉末融化与修复零件或生长出的部分粘接在一起，最后生成所需要的缺陷部分，完成工件的修复。

进一步的，所述步骤(1)中通过肉眼观测及X射线探测工件受损部位以及损伤程度进行评估。

进一步的，所述步骤(2)中去除尺寸根据缺陷位置及尺寸确定，如去除的部分缺陷呈聚集态，采用圆形轨迹；如去除的部分缺陷呈细长状，采用直槽口轨迹，横截面轨迹圆滑过渡。

进一步的，所述步骤(2)中不对缺陷进行去除，经过表面处理后对其进行三维扫描，获得待修复模型，利用增材制造工艺直接在受损部位生长，之后进行机加工控制外形尺寸满足要求。

进一步的，所述步骤(4)中通过激光头内置的振镜将简单的直线、圆弧轨迹调整为圆弧或者8字型轨迹。

进一步的，所述步骤(5)中设置超声波发射装置，超声波发射装置安装在激光头上，或侧置或者直接安装在工作台上，当超声波发射装置安装在激光头上时，使得发出的超声波直接作用于熔池，有利于修复层与层之间的结合。