[发明专利]局部粉床选区熔化的金属零件修复装置以及修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种局部粉床选区熔化的金属零件修复装置以及修复方法，用于金属零件修复领域。

背景技术

飞机结构件、发动机零部件、金属模具等工作环境恶劣，在服役一段时间后，由于磨损、腐蚀、高温气体冲刷烧蚀、高低周疲劳、外力破坏等出现损伤而无法继续使用，零件将被判定为失效。零件在服役过程中产生的损伤多表现为尺寸超差、缺肉、裂纹等形式。损伤零件待修复区域多呈不规则形状。零件制造过程中也容易出现误加工现象，误加工的损伤多表现为尺寸超差、加工错位等形式。损伤零件的待修复区域多呈规则形状。

对于这些不合格零件，更换起来费时费钱。一般来说，修复零件的成本仅为更新零件的20%，而且时间也相对较少，因此修复技术具有巨大的经济效益。零件的修复包括几何性能（几何形状、尺寸精度）和力学性能（强度、韧性）的恢复。由于受到热加工技术发展水平的局限，修复技术的发展相对较慢。传统的工艺修复方法主要包括电镀、热喷涂（火焰、等离子或爆炸喷涂）、钎焊、钨极惰性气体保护焊（TIG焊）等，这些常规修复工艺在工业生产上获得了广泛的应用。但同时各种方法自身也存在着一定局限性。例如，电镀法中电镀层厚度很薄（≤0.3mm），与基体结合差；热喷涂表面粗糙，涂层孔隙率高，涂层与基体之间形成机械结合，使用一段时间后涂层易剥落；TIG焊通常会造成很大的热影响区，零件修复后易产生较大的变形和应力，对于裂纹敏感性材料还容易使零件本体开裂。

近年来，以高能密度激光为热源的修复工艺有较快的发展。其主要包括激光添料焊接、等离子喷涂+激光重熔和同轴送粉激光熔敷。其中，基于同轴送粉激光熔敷技术最为有效。但是常规的激光熔敷技术本身只是一种表面强化和改性技术，只可用于修复一些没有成形要求的表面缺陷。另外由于工艺的局限，这些技术的修复精度不高，且难于修复悬臂等复杂结构，具有一定的应用局限。

因此有必要设计一种局部粉床选区熔化的金属零件修复装置以及修复方法，以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种局部粉床选区熔化的金属零件修复装置以及修复方法，其可以实现复杂结构零件的高精度修复。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种局部粉床选区熔化的金属零件修复装置，包括局部铺粉装置和用于夹持待修复零件的电磁铁夹具，所述局部铺粉装置和所述电磁铁夹具均设置于一工作室内；所述局部铺粉装置通过横梁设置于导轨上，并可于所述电磁铁夹具上方移动，其包括粉缸、送粉槽、刮板以及控制系统，所述送粉槽与所述粉缸连接，并固定于所述刮板的一侧，所述控制系统用于控制所述送粉槽的送粉量；所述电磁铁夹具包括电磁工作台、电磁基板以及两个金属挡块，所述电磁基板位于所述电磁工作台的下方，两个所述金属挡块设置于所述电磁工作台上，待修复零件放置于所述电磁工作台上，并由两个所述金属挡块夹持住，所述电磁工作台的正上方设有激光器，用于对待修复零件的选区进行激光融化。

进一步地，所述工作室连接有抽真空系统和保护气系统。

进一步地，所述激光器与所述电磁工作台之间设有保护镜。

进一步地，所述刮板为陶瓷刮板。

本发明还提供一种局部粉床选区熔化的金属零件修复装置的修复方法，包括以下步骤：步骤一：用机加工的方法去除待修复零件受损部位，并加工出一个铺粉的平台；步骤二：建立需要重建部分的CAD模型，转换得到STL文件，输入至SLM设备中；步骤三：利用电磁铁夹具固定该待修复零件；步骤四：采用局部铺粉装置对待修复零件的待修复部位进行局部铺粉，并通过激光器进行选择性激光熔化，逐层叠加铺粉来修复零件；步骤五：取出修复好的零件，进行后处理。

进一步地，所述后处理为表面处理或热处理。

进一步地，所述步骤四中的操作在氩气环境下进行。

进一步地，所述电磁铁夹具由电磁开关控制。

本发明具有以下有益效果：

所述局部粉床选区熔化的金属零件修复装置及修复方法采用磁铁夹具固定待修复零件，并通过局部铺粉装置进行铺粉，采用激光器进行选择性激光熔化，从而完成零件的修复。通过上述装置和方法可以完成高精度修复复杂结构零件，同时保证修复的质量好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。