[发明专利]一种基于激光-MIG复合增材修复的装置与方法

说明书

本发明公开了一种基于激光‑MIG复合增材修复的装置与方法，包括计算机控制系统、激光‑MIG复合增材修复系统。计算机控制系统对受损结构件的复合增材修复发出指令，控制激光熔覆头与MIG焊枪的扫描路径，判断修复过程是否结束；激光‑MIG复合增材修复系统基于受损结构件具体修复要求，通过灵活选用激光热源与电弧热源实现受损结构件修复。本发明有机耦合了电弧增材修复与激光熔化沉积修复，有效结合了两者的优势，提高了增材修复过程的稳定性，保证了增材修复过程中的成形效率与成形质量。

技术领域

本发明属于修复领域，特别涉及一种基于激光-MIG(Metal Inert-Gas welding)复合增材修复的装置与方法。

背景技术

增材修复技术(Additive Manufacturing Repair Technology，AMRT)是利用激光束、电子束或电弧等作为热源、通过逐层填加材料实现受损结构件修复的一种新型制造技术。传统修复技术存在修复精度低以及修复质量难以满足要求等不足。与传统单一电弧修复工艺相比，激光热源具有能量更集中，热影响区窄小等优点。而修复过程采用直流反接，则可以利用电弧的阴极清理作用，清理材料表面氧化膜。AMRT技术具有修复质量好、效率高，修复成本低、周期短等优点，能够有效延长零部件使用寿命，在航空航天、化工船舶等领域均有着良好的应用前景。

发明内容

针对现有材料加工存在的问题，本发明提供一种基于激光-MIG复合增材修复的装置与方法，有机地将电弧增材修复与LMD修复耦合，实现受损结构件的增材修复，有效提高修复件质量。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于激光-MIG复合增材修复的装置，包括计算机控制系统(5)、激光-MIG复合增材修复系统；

所述计算机控制系统(5)连接激光-MIG复合增材修复系统；激光-MIG复合增材修复系统包括：MIG焊枪(2)、激光熔覆头(3)、转换头(4)；所述计算机控制系统(5)用于控制激光熔覆头与MIG焊枪的扫描路径、控制激光-MIG复合增材修复系统选择合适的修复策略、判断修复过程是否结束；所述的修复策略为：首先利用所述激光熔覆头(3)采用送粉方式进行修复目标的首层修复，之后采取的修复策略为，利用所述MIG焊枪(2)采用送丝方式进行受损尺寸较大位置的修复，利用所述激光熔覆头(3)采用送粉方式进行受损尺寸较小位置的修复，焊丝由MIG焊枪(2)输出，修复用粉末由所述激光熔覆头(3)同轴送出；在边缘区域采用送粉方式进行修复；判断修复过程是否结束：对完成修复的所述受损结构件进行三维扫描，并将获得的三维模型与未受损结构件三维模型进行比对，若修复复原吻合度小于95％则继续进行步骤一，反之，则停止送丝送粉，关闭激光器、MIG焊机。

所述的装置，所述MIG焊枪(2)与所述激光熔覆头(3)均与所述转换头(4)连接，且可根据实际修复需求转动所述转换头(4)，从而实现所述MIG焊枪(2)与所述激光熔覆头(3)的选用。

所述的装置，所述的修复策略为：首先，利用激光熔覆头采用送粉方式进行修复目标的首层修复；其次，利用MIG焊枪逐层增材修复结构件受损尺寸较大的位置，并在边缘区域采用送粉方式进行修复，当余下未修复部分高度小于等于1.2mm时，停止送丝，结束MIG增材修复，通过计算机控制系统操控机器人采用激光熔覆头进行LMD修复，以提高修复精度。

所述的装置，通过对受损结构件(1)的扫描获得精确的三维点云，由计算机曲面重构、拼接修剪得到修复目标的三维模型，并根据损伤的具体形状和尺寸，设计合适的增材方式进行修复。

一种基于激光-MIG复合增材修复的方法，具体包括如下步骤：

步骤一：扫描受损结构件(1)获得三维点云，并由计算机曲面重构、拼接修剪得到修复目标的三维模型；

步骤二：将三维模型离散成具有一定厚度及顺序的分层切片并获得具体扫描修复路径；

步骤三：激光-MIG复合增材修复；