[发明专利]一种感应加热辅助水下激光熔敷或增材的装置及使用方法

权利要求书

1.一种感应加热辅助水下激光熔敷或增材的装置，包括控制器，所述控制器与激光器、机器人、送丝机和感应加热机相连，激光器经光纤与激光头相连，激光头的正下方固设有激光焊炬，激光头还与机器人的端部固定连接，激光焊炬上设有送丝端口，送丝端口内部设有送丝管，送丝管一端伸入激光焊炬内部，另一端与送丝机对接，焊丝导入送丝管内部，其特征在于，所述激光焊炬内设有感应线圈Ⅰ，感应线圈Ⅰ通过连接装置滑动连接于传动轴上，传动轴跨接固定于激光焊炬内壁，传动轴与设于激光焊炬外侧的经过防水密封处理的步进电机相连，步进电机的启闭由控制器通过控制系统控制；感应线圈Ⅰ端部通过穿过激光焊炬壁面的防水电缆与感应加热机相连；

所述感应加热辅助水下激光熔敷或增材的装置的使用方法，操作步骤如下：

步骤一：将基体放入试验水箱内，向水箱内注入一定高度的水；连接并调试感应加热机、步进电机、激光器、激光头、激光焊炬、送丝机、空气压缩机、保护气气瓶和气体流量计；

步骤二：操作控制器控制机器人带动激光焊炬移动至基体待修复区域上方，打开空气压缩机向水下激光焊炬内通入压缩空气，通过压缩空气排开激光焊炬内部的水；

步骤三：通过设于激光焊炬内的摄像头观察激光焊炬内的排水情况，待激光焊炬内的水排除后，基体待工作区域上方虽然形成局部干燥空间，但是基体表面仍有一层残余水层；

步骤四：通过控制器打开感应加热机，向感应线圈Ⅰ内通入电流，对感应线圈Ⅰ下方的基体进行加热，感应线圈Ⅰ的加热功率可调节，基体材料为不锈钢、钛合金、铝合金、镍基合金时，基体表面温度控制在150℃～200℃，防止钛合金、铝合金或镍基合金在高温状态下与水蒸气反应；与此同时，通过控制器打开步进电机，步进电机带动传动轴上的感应线圈Ⅰ沿传动轴在激光焊炬内部进行往复运动，实现对基体待熔敷/增材区域的均匀加热，感应线圈Ⅰ的运动速度均匀可调，速度范围在0.2 mm/s～20 mm/s之间；基体表层残余水受热蒸发后，在持续通入的压缩空气作用下，水蒸气被逐渐排出激光焊炬外；

步骤五：通过摄像头观测激光焊炬内的湿度计，当激光焊炬内的空气湿度达到陆上工作环境时，操作控制器控制感应加热机停止给感应线圈Ⅰ通电；通过摄像头观察，待感应线圈Ⅰ运动到外层筒体附近处，操作控制器控制步进电机停止工作；

步骤六：打开保护气气瓶向水下焊炬内层筒体通入保护气体之后，操作控制器启动激光器和送丝机进行水下激光熔敷/增材，与此同时操作控制器控制感应加热机向感应线圈Ⅱ内通入电流；

步骤七：水下激光熔敷/增材完成之后，操作控制器关闭激光器和送丝机，同时关闭保护气气瓶，并调节感应线圈Ⅱ的输出功率为10 kW～50 kW，频率为30 KHz～100 KHz，对感应线圈Ⅱ内熔敷/增材金属进行加热后处理，持续加热1-3 h后逐渐降低感应线圈Ⅱ的输出功率直至最后关闭，最后关闭空气压缩机。

2.根据权利要求1所述的一种感应加热辅助水下激光熔敷或增材的装置，其特征在于，所述激光焊炬包括外层筒体、内层筒体和上端盖；内层筒体设于外层筒体内部，外层筒体和内层筒体的上端均与上端盖的下端面形成密封连接；外层筒体、内层筒体和上端盖围成的环形空间为外排水腔，内层筒体和上端盖围成的柱状空间为内排水腔；上端盖还设有与外排水腔连通的进气孔Ⅰ和与内排水腔连通的进气孔Ⅱ；上端盖中部设有上下贯通的通口，通口处于内排水腔的上方；通口处密封安装有增透玻璃；所述激光焊炬外还设有空气压缩机和保护气气瓶；空气压缩机通过气管与进气孔Ⅰ连接，保护气气瓶通过气管与进气孔Ⅱ连接，气管上还设有气体流量计。

3.根据权利要求1所述的一种感应加热辅助水下激光熔敷或增材的装置，其特征在于，所述激光焊炬内壁处还设有感应线圈Ⅱ，感应线圈Ⅱ端部通过穿过激光焊炬壁面的防水电缆与感应加热机相连，感应线圈Ⅱ的底部与水下激光焊炬底面相距4 mm。

4.根据权利要求1所述的一种感应加热辅助水下激光熔敷或增材的装置，其特征在于，所述激光焊炬内还设有摄像头和湿度计，摄像头与控制器相连。