[发明专利]一种局部干法增材温度及高度在线监控的装置

说明书

本发明公开了一种局部干法增材温度及高度在线监控的装置，包括保护罩、激光熔覆头、监控器，所述激光熔覆头通过保护罩内部的夹持部夹住激光熔覆头上端长方体部分，激光熔覆头上设有作为能量传输通道的光纤，光纤固定在保护罩上，光纤上附有数据线作为信号通道外接监控器终端；监控器包括在高度测量组件、温度测量组件和监控器终端。本发明提供的一种局部干法增材温度及高度在线监控的装置及方法，其能够实时监控加工区域的温度及高度区域，并将数据反馈给水上部分的操作人员，能够根据加工状况实时进行调整，防止意外的发生，保证加工质量。

技术领域

本发明属于激光增材设备，涉及一种能够在水下进行局部干法激光增材的同时在线监控加工部件熔池温度及表面高度的装置。

背景技术

21世纪，人类对能源的需求越来越迫切，海洋、核电工程以及内陆水资源的开发成为人类获取能源的最主要途径，相关工程中水下钢结构件的连接和在役钢结构件的修补都离不开水下焊接技术的参与。经过上百年的发展，水下焊接技术已经形成了水下干法焊接、水下湿法焊接以及局部干法焊接三种水下焊接方法。其中，局部干法水下焊接采用微型排水设备，将待焊部位一小块区域的水排开，从而实现近似干法焊接效果，综合了干法焊接的高焊缝质量和湿法焊接简便易行的优点。

与传统的水下电弧焊接相比，激光增材制造在能量源上具有能量密度高、指向性优良、透明介质传导的优点，在修复工作上具有工作精密度高，修复材质输送方式多样且根据部位性能要求进行梯度调节、修复后性能优良的优点，能够拓宽目前水下设备修复的技术手段，然而激光增材过程存在多因素影响如线能量密度、材料性能等，且多种因素非线性耦合作用，所以对增材过程的一些必要参数，如层高、熔池温度等因素的监控有利于实时把握激光增材加工的现况，有利于及时发现意外情况并进行相应的调整，极大地减小了意外损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种局部干法增材温度及高度在线监控的装置，设置的保护罩能够在水下目标区域形成稳定干区，通过在保护罩中设置高度测量模组件和温度测量模组件，实现对增材对象的高度和温度参数的实时在线监控。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种局部干法增材温度及高度在线监控的装置，包括保护罩、激光熔覆头、监控器，其中，所述监控器包括高度测量组件、温度测量组件和监控器终端；所述的保护罩其主体为一端开口的内凹结构，保护罩内设有固定激光熔覆头的夹持部；所述激光熔覆头通过夹持部夹住激光熔覆头上端部分，激光熔覆头上设有作为能量传输通道的光纤，光纤固定在保护罩上，光纤上附有数据线作为信号通道外接监控器终端；所述高度测量组件包括激光发射器、激光接收器、附带转子电机的转轴、底座、导轨；其中，所述导轨是保护罩内壁上方水平沿圆周方向设置的，导轨设在两个夹持部的下方，所述激光发射器和激光接收器均与数据线连通，激光发射器和激光接收器分别通过转轴固定设有底座，底座中安装有伺服电机，底座设在导轨上并沿着导轨直径方向在导轨上运动；所述温度测量组件包括底座、附带转子电机的转轴、双色测温仪，其中底座和双色测温仪之间通过转轴连接，底座固定在保护罩内壁的中部位置，双色测温仪与数据线连通。

进一步的，所述保护罩上表面有周向均匀排布的进气孔，保护罩中下外表面有周向均匀排布的进水孔，保护罩内部设有夹层，夹层内设有水流通道，水流通道在最底端随保护罩向外侧展开，惰性气体从进气孔进入保护罩内保持内压配合外侧的水帘排水以构建局部干区。

进一步的，所述高度测量模件还包括刚性连杆，激光发射器与激光接收器之间有沿保护罩直径方向的刚性连杆连接，激光发射器和激光接收器在导轨上运动时，刚性连杆同时避开激光熔覆头旋转。

进一步的，所述的局部干法增材温度及高度在线监控的装置，其特征在于：所述温度测量组件为双轴温度测量组件，所述底座和所述双色测温仪之间通过连续两根固定连接的附带转子电机的转轴连接。

进一步的，所述保护罩内设置三组完全相同的温度测量组件，温度测量组件沿保护罩圆周方向120°阵列分布。