[发明专利]一种民用航空发动机压气机叶片堆焊修复装置有效
| 申请号： | 201611193246.0 | 申请日： | 2016-12-21 |
| 公开（公告）号： | CN106695069B | 公开（公告）日： | 2018-09-28 |
| 发明（设计）人： | 王志平;靳朋礼;张作鹏;杨斯楠 | 申请（专利权）人： | 中国民航大学 |
| 主分类号： | B23K9/04 | 分类号： | B23K9/04;B23K9/28;B23K9/32 |
| 代理公司： | 天津才智专利商标代理有限公司 12108 | 代理人： | 庞学欣 |
| 地址： | 300300 天*** | 国省代码： | 天津;12 |
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| 摘要： | 一种民用航空发动机压气机叶片堆焊修复装置。其包括底座、台架、叶片柔性夹具、第一CCD相机、第二CCD相机、第一电控X轴直线导轨、第三电控Z轴直线导轨、第一电控W轴旋转台、多功能焊接机头、非熔化极焊枪、第三CCD相机、第二电控T轴旋转台、第二电控Y轴直线导轨和控制器；本发明提供的民用航空发动机压气机叶片堆焊修复装置采用机器视觉校准非熔化极焊枪的姿态和送丝位置，进行焊接轨迹规划，排除了人为因素对修复叶片质量的影响，提高了堆焊工作效率，保证了焊接精度。 | ||
| 搜索关键词： | 一种 民用 航空发动机 压气 叶片 堆焊 修复 装置 | ||
【主权项】：
1.一种民用航空发动机压气机叶片堆焊修复装置，其包括底座(1)、台架(2)、叶片柔性夹具(3)、第一CCD相机(4)、第二CCD相机(5)、第一电控X轴直线导轨(6)、第三电控Z轴直线导轨(7)、第一电控W轴旋转台(9)、多功能焊接机头(10)、非熔化极焊枪(11)、第三CCD相机(12)、第二电控T轴旋转台(14)、第二电控Y轴直线导轨(15)；所述的底座(1)为水平设置的板状结构；台架(2)为由左支撑臂、右支撑臂和连接在两个支撑臂上端的横梁构成的门字形结构，两个支撑臂的下端分别固定在底座(1)的后端两侧部位；第一电控X轴直线导轨(6)以能够左右移动的方式安装在台架(2)的横梁前端面上，水平设置；第二电控Y轴直线导轨(15)以能够前后移动的方式安装在底座(1)的表面中部，水平设置；第三电控Z轴直线导轨(7)以能够上下移动的方式安装在第一电控X轴直线导轨(6)的中部，垂直设置；第一电控X轴直线导轨(6)、第二电控Y轴直线导轨(15)、第三电控Z轴直线导轨(7)，三个导轨运动方向互相垂直，实现非熔化极焊枪(11)和叶片柔性夹具(3)在三维空间上的相对运动；所述的第一电控W轴旋转台(9)为中空管状结构，后端通过支架(8)固定在第三电控Z轴直线导轨(7)的下端前侧；多功能焊接机头(10)安装在第一电控W轴旋转台(9)的下端；非熔化极焊枪(11)夹持在多功能焊接机头(10)的下部，并且非熔化极焊枪(11)上的枪缆向上穿过第一电控W轴旋转台(9)的中心，使非熔化极焊枪(11)能够随第一电控W轴旋转台(9)在水平方向进行360°旋转；第二电控T轴旋转台(14)的底面固定在第二电控Y轴直线导轨(15)的上表面；叶片柔性夹具(3)安装在转接板(13)上，能够随第二电控T轴旋转台(14)沿前后方向旋转；第一CCD相机(4)水平安装在台架(2)的右支撑臂中部；第三CCD相机(12)水平安装在台架(2)的左支撑臂中部，并且第一CCD相机(4)和第三CCD相机(12)的光轴呈直角设置且焦点重合于第一电控W轴旋转台(9)轴心的正下方；第二CCD相机(5)安装在第三电控Z轴直线导轨(7)的下端一侧，且镜头朝下；控制器分别与第一CCD相机(4)、第二CCD相机(5)、第一电控X轴直线导轨(6)、第三电控Z轴直线导轨(7)、第一电控W轴旋转台(9)、非熔化极焊枪(11)、第三CCD相机(12)、第二电控T轴旋转台(14)、第二电控Y轴直线导轨(15)电连接；其特征在于：所述的多功能焊接机头(10)包括安装板(10‑1)、第一手动平移台(10‑2)、第二手动平移台(10‑3)、第一角度调节器(10‑4)、第一连接板(10‑5)、第二角度调节器(10‑6)、防撞器(10‑7)、第二连接板(10‑8)、夹持块(10‑9)、第三连接板(10‑10)、手动升降台(10‑11)、焊缝保护气罩(10‑12)、送丝杆(10‑13)和微调螺钉(10‑14)；所述的安装板(10‑1)为水平设置的环形板，安装在第一电控W轴旋转台(9)的底面上，内径与第一电控W轴旋转台(9)的内径相同且位置相对应，用于设置非熔化极焊枪(11)的枪缆；第一手动平移台(10‑2)水平设置，由固定块和滑块以及调节螺栓组成，其中固定块的顶面安装在安装板(10‑1)的底面上，滑块与固定块的底面滑动配合，手动旋拧调节螺栓能够实现滑块的水平运动；第二手动平移台(10‑3)垂直设置，由固定块和滑块以及调节螺栓组成，其中固定块的顶面安装在第一手动平移台(10‑2)的滑块底面上，滑块与固定块的侧面滑动配合，手动旋拧调节螺栓能够实现滑块水平运动，并且第一手动平移台(10‑2)上滑块和第二手动平移台(10‑3)上滑块的运动方向垂直，由此能够实现非熔化极焊枪(11)在水平方向上两个维度的手动水平调节；第一角度调节器(10‑4)由固定块和滑块以及调节螺栓组成，其中固定块的侧面安装在第二手动平移台(10‑3)上滑块的外侧面上，滑块与固定块以转动的方式配合，通过手动旋拧调节螺栓能够实现滑块在垂直平面上的角度调节，且调节方向与第一手动平移台(10‑2)上滑块的运动方向垂直；第一连接板(10‑5)的上端一侧面连接在第一角度调节器(10‑4)的滑块上；第二角度调节器(10‑6)由固定块和滑块以及调节螺栓组成，其中固定块连接在第一连接板(10‑5)下端的另一侧面上，滑块与固定块以转动的方式配合，手动旋拧调节螺栓能够实现滑块在垂直平面上的角度调节，调节方向与第二手动平移台(10‑3)上滑块的运动方向垂直，并且第一角度调节器(10‑4)和第二角度调节器(10‑6)的滑块角度调节方向互相垂直，由此实现非熔化极焊枪(11)在垂直方向上两个维度的手动角度调节；防撞器(10‑7)安装在第二角度调节器(10‑6)的滑块上；第二连接板(10‑8)水平设置，一端表面连接在防撞器(10‑7)的下端；手动升降台(10‑11)由固定块和滑块以及调节螺栓组成，其中固定块垂直设置，连接在第二连接板(10‑8)的另一端，滑块与固定块的侧面滑动配合且通过第三连接板(10‑10)与焊缝保护气罩(10‑12)的侧面相连接；非熔化极焊枪(11)通过焊枪夹持块(10‑9)固定在第二连接板(10‑8)上，且下端的枪嘴贯穿焊缝保护气罩(10‑12)后位于焊缝保护气罩(10‑12)的中心部位，通过手动旋拧手动升降台(10‑11)上的调节螺栓能够实现非熔化极焊枪(11)和焊缝保护气罩(10‑12)在垂直方向的相对运动；送丝杆(10‑13)倾斜贯穿安装在焊缝保护气罩(10‑12)上，尾部位于焊缝保护气罩(10‑12)内，且送丝口指向非熔化极焊枪(11)的枪嘴，后端安装有微调螺钉(10‑14)且微调螺钉(10‑14)的外部位于焊缝保护气罩(10‑12)外，利用手动旋拧微调螺钉(10‑14)的方式能够实现送丝杆(10‑14)的尾部在水平方向的摆动，由此来调节位于送丝杆(10‑13)内的焊丝与非熔化极焊枪(11)上枪嘴的相对位置。
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和电机端盖轴承室与轴承外圈之间的安装间隙允许上偏差
用游标卡尺测出电机端盖轴承室实际内径
得到堆焊层厚度
满足条件：
步骤3、用焊把控制钢锯齿条接触电机端盖轴承室，根据堆焊层厚度
用钢锯齿条的锯齿点沿电机端盖轴承室均匀堆焊。采用钢锯齿条的锯齿点接触焊接修复法，焊接点小，且能够均匀堆焊。
- 一种电弧增材制造用丝-粉同送的焊枪套筒-201910600102.X
- 孙建新;贾春阳;肖海峰;彭道衡;李怀君;刘建永 - 湖北汽车工业学院
- 2019-07-04 - 2019-09-03 - B23K9/04
- 本发明公开了一种电弧增材制造用丝‑粉同送的焊枪套筒，主要由套筒、送粉管和锥形盖组成，所述焊枪套筒与熔化极气保焊焊枪配套使用；所述套筒为圆筒状结构，套筒的外圆上设有凸台，凸台上分布有若干个通往套筒内部的斜孔；所述送粉管为细长的圆筒结构，通过所述凸台上的斜孔与套筒固定连接；所述锥形盖位于套筒的下端，与套筒固定连接。本发明所提供的装置配合传统熔化极气保焊焊枪使用，可进行丝材和多种粉体的组合输送，实现多材料组合的复杂零件和结构的增材制造。
- 一种电弧熔丝增材制造用温度检测与自清洁冷却装置-201910374064.0
- 郝洁;丁昂;黄敬晖;黄辉 - 宁波中星新材料研究院有限公司
- 2019-05-07 - 2019-08-30 - B23K9/04
- 本发明涉及一种电弧熔丝增材制造用温度检测与自清洁冷却装置，包括打印装置、打印焊接系统、机床移动系统、焊枪头、非接触式红外测温仪、冷却系统、自清洁系统、中央控制系统；本发明结构简单，测温位置准确，能够实现等电弧弧增材制造的堆敷层层间温度的准确检测和控制，实现闭环控制，提高电弧增材制造的成形尺寸精度和质量，并考虑到对测温装置的保护和清理，保证了测温装置的测量精度或稳定性，提高打印效率的同时确保设备长期连续的运行，此外也考虑到对打印件打印层温度的控制，考虑到热传导方式降温方式的弊端利用冷却系统进行快速冷却以确保大型结构件打印过程的持续进行，从而使打印间歇冷却时间大大缩短，打印效率大大提高。
- 环保型耐磨带堆焊结构及工艺-201910450762.4
- 张雄巍;王斌;徐铮 - 江阴市文斌机械制造有限公司
- 2019-05-28 - 2019-08-23 - B23K9/04
- 本发明涉及一种环保型耐磨带堆焊结构，包括耐磨件，所述耐磨件设有耐磨带焊接部，所述耐磨带焊接部设有由耐磨焊丝堆焊形成的焊道，所述焊道呈上下层互相贴靠且平行于耐磨件的轴向，所述耐磨带焊接部堆焊完成后打磨形成环形耐磨带。本发明采用直线堆焊对需要加强耐磨的部位设置环形耐磨带来增加硬度，安全环保，焊接牢固，减少磨损。
- 图像处理的GTAW增材制造堆积高度视觉检测方法及系统-201710630390.4
- 熊俊;李蓉;皮宇鹏;陈辉 - 西南交通大学
- 2017-07-28 - 2019-08-23 - B23K9/04
- 本发明提供一种图像处理的GTAW增材制造堆积高度视觉检测方法及系统，CCD摄像机轴线垂直于GTAW焊枪轴线和导丝管轴线构成的平面；开启连续图像采集，完成传感系统的标定，确定钨极尖端的位置；测定钨极尖端到基板表面的初始距离，启动GTAW电弧与填丝系统；图像处理算法提取堆积层熔池尾部表面特征；计算相邻连续图像对应列的堆积层熔池表面行坐标均方差，阈值法确定堆积层表面熔池尾部液态与固态金属的交界点；堆积第n层时，根据钨极尖端到基板表面的初始距离、钨极尖端位置、堆积层液固交界点位置计算当前时刻堆积层总高度，本发明方法有效解决了GTAW增材制造堆积高度难以实时检测的难题，具有检测过程简单，信息量直观丰富的优点。
- 一种高效增材制造复杂内腔铝合金结构件的装置及方法-201910440784.2
- 初雅杰;朱军;李振红 - 南京工程学院
- 2019-05-24 - 2019-08-16 - B23K9/04
- 本发明公开了一种高效增材制造复杂内腔铝合金结构件的装置及方法，其装置包括台面开设有安装通孔的焊接平台，构件托板、水冷系统和升降系统，以及采用电弧增材技术来实施多层堆焊的焊接工作站；水冷系统包括顶面敞口的水冷桶、储水箱、水泵、进水管和排水管，升降系统包括升降平台、伸缩架和升降驱动装置，构件托板安装在升降平台的台面上，升降平台通过伸缩架安装在水冷桶中，伸缩架的底端固定于水冷桶的桶底，升降驱动装置驱动伸缩架做垂直方向的往复运动、进而带动升降平台上的构件托板在垂直方向上做往复运动。减少零件高度对焊枪位置的限制，不断调整冷却温度，防飞溅，可快速有效地进行铝合金结构件的增材制备。
- 一种基于弧焊法的多轴联动式金属3D打印机及打印方法-201610587173.7
- 汤晓宇;李海超;顾骏 - 天津津航技术物理研究所
- 2016-07-22 - 2019-08-16 - B23K9/04
- 本发明公开了一种基于弧焊法的多轴联动式金属3D打印机及打印方法，包括封闭机箱、六轴机械臂、变位基板总成、焊接总成、温控探头和CCD监控器，所述封闭机箱包括成型室、控制室和气瓶室，所述变位基板包括一级变位机和二级变位机，所述一级变位机包括一级变位驱动侧和一级变位支撑侧，所述二级变位机包括二级旋转变位机和打印基板，所述二级旋转变位机的两端设在一级变位机的一级变位驱动侧和一级变位支撑侧上并在一级变位驱动侧的带动下能做上下翻转动作，所述六轴机械臂设在打印基板上方，所述打印基板还设有加热和冷却装置。本发明解决传统3D打印方式耗材制备难度大且利用率低问题，实现了大尺寸功能梯度金属材料零件的打印。
- 一种适用于高性能金属构件的多电弧协同增材制造方法-201710457628.8
- 余圣甫;史玉升;代轶励;宋波;张李超 - 华中科技大学
- 2017-06-16 - 2019-08-13 - B23K9/04
- 本发明属于增材制造相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于高性能金属构件的多电弧协同增材制造方法，包括：针对待成形的金属构件，布置多个相互独立且可执行XYZ三轴平动和角度转动的电弧枪，由此使得它们彼此之间的相对位置和工作姿态发生自由改变；基于金属构件的三维模型和成形路径，向各个电弧枪的送丝系统装上相同或不同的金属丝材，并根据工况需求，采用共熔池、非共熔池、部分共熔池这多种模式中的一些或组合来执行金属构件的多电弧系统增材制造过程。通过本发明，能够很好地调节堆积金属的温度场、显著改善金属组织结构，实现更高效率和更高质量的电弧增材制造全过程，并且尤其适用于一些高性能大型复杂金属构件的特定应用场合。
- 一种熔化极活性气体保护堆焊合金材料-201910509567.4
- 薛海涛;栾晓平;郭卫兵;陈翠欣;李永艳 - 河北工业大学
- 2019-06-13 - 2019-08-06 - B23K9/04
- 本发明为种熔化极活性气体保护堆焊合金材料，该合金材料的组成元素质量百分比包括：C：0.27～0.32Wt％，Mn：1.60～1.70Wt％，Cr：1.80～1.90Wt％，Mo：0.95～1.07Wt％，W：0.95～1.05Wt％，V：0.15～0.20Wt％，Si：0.20～0.25Wt％，余量为铁。所述的堆焊合金材料的原料的组成包括中碳锰铁、中碳铬铁、硅铁、钼铁、钒铁、钨铁、还原铁粉；所述的合金材料的原料混合后装入H08管丝包皮钢带内，焊丝的填充率为17‑20％，药芯焊丝的直径为Φ1.5‑1.6；然后进行熔化极活性气体保护焊。本发明降低了碳的含量，在焊接时既能提高材料的焊接性，也能获得低碳马氏体和大量弥散分布的MC型碳化物，得到综合性能优良的硬面层。
- 一种堆“埋弧焊熔敷金属试验”过渡层的焊接方法-201710623491.9
- 王纳;郭慧英;陈刚;张宇 - 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司
- 2017-07-27 - 2019-07-19 - B23K9/04
- 本发明提供一种堆“埋弧焊熔敷金属试验”过渡层的焊接方法，根据所选焊剂碱度选取合适焊接参数，借助陶瓷衬垫，直接在试板侧面堆积过渡层。本发明可有效地降低熔敷金属试验劳动力成本、工作时间和机加工成本；比起传统的熔敷金属试验堆过渡层的方法，本发明的焊材消耗量明显减少。
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