[发明专利]一种激光熔覆头全角度姿态修复金属零件表面缺陷的工艺

说明书

本发明公开了一种激光熔覆头全角度姿态修复金属零件表面缺陷的工艺，属于激光修复金属零件技术领域。具体施工工艺包括如下步骤：A.对待修复区域进行预处理；B.绘制相关三维模型，生成六轴机械手运动程序；C.以铁基自熔性合金粉末作为熔覆粉末，设定激光光斑直径为1.5‑2.5mm，激光功率为600‑800W，扫描速度为10‑15mm/s，载粉气流量为6‑8L/min，送粉速率为8‑16g/min，多道熔覆搭接率为35‑50%，选取合适的激光熔覆头保护气出口的管径大小和保护气流量，采用光外同轴送粉法，激光熔覆头以任意姿态对大型金属零件待修复基体表面上的缺陷区域进行激光熔覆修复；D.质量检测。本发明通过较小光斑的激光光斑直径等工艺参数，减小了熔池的偏移量，实现了激光熔覆头对金属零件表面的全角度修复。

技术领域

本发明属于激光修复金属零件技术领域，具体涉及一种激光熔覆头全角度姿态修复金属零件表面缺陷的工艺。

背景技术

激光修复技术是一种先进的表面修复技术，通过在待修复的表面上，采用不同方式来添加专用的熔覆材料，并与激光发生相互作用，使熔覆材料和待修复的表面同时熔化，在极短的时间内迅速凝固后形成低稀释率，且与待修复的表面形成呈冶金结合的涂层，从而达到修复表面的工艺方法。

现有的激光修复技术大多都是基于水平基面进行修复的，即激光熔覆头始终与水平基面保持垂直位置之后再在水平基面上进行加工，但是对于一些大型装备、结构件、零部件而言，没有办法倾斜基体使其缺陷区域刚好处于水平位置，当金属零件的非水平基面上出现损伤时，采用激光熔覆技术进行修复时，由于熔池中的液滴会在重力作用下向下流动，送出的粉末也可能弹回落至保护镜片，以至于损坏仪器，所以很难进行熔覆和修复加工。

目前，在非水平基面上的激光熔覆主要有两类，一类是基于光外送粉的非水平基面上的熔覆，一类是基于光内送粉的非水平基面上的熔覆。在基于光外送粉的非水平基面上多角度熔覆，目前只能通过单一倾斜基体或倾斜熔覆头实现小角度的三维修复，或是通过设计专用的熔覆头实现特定位置上的修复，无法针对大角度倾斜基面上的损伤区域进行激光熔覆修复。而在基于光内送粉的非水平基面上多角度熔覆，需要改造激光束，这种光束改造方法目前还不成熟，不利于推广应用。并且，基于光内送粉方式实现多角度熔覆，目前也只处于初始研究阶段，很多技术难点尚未解决。

这些问题无疑限制了激光修复技术在实际生产中的推广应用，为解决上述问题，有必要提出一种基于光外同轴送粉的工艺方法来满足实际生产应用中的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种激光熔覆头全角度姿态修复金属零件表面缺陷的工艺。

为达到上述目的，提出以下技术方案：

一种激光熔覆头全角度姿态修复金属零件表面缺陷的工艺，包括如下步骤：

A.对金属零件的待修复区域的表面进行处理；

B.测量待修复区域的尺寸，并绘制待修复区域的三维模型，生成激光熔覆过程中激光熔覆头扫描轨迹的六轴机械手运动程序；

C.执行步骤B中已规划的熔覆修复扫描路径程序，以铁基自熔性合金粉末作为熔覆粉末，激光光斑直径为1.5-2.5mm，激光功率为600-800W，扫描速度为10-15mm/s，载粉气流量为6-8L/min，送粉速率为8-16g/min，多道熔覆搭接率为35-50%，选取合适的激光熔覆头保护气出口的管径大小和保护气流量，采用光外同轴送粉法，激光熔覆头以任意姿态对大型金属零件待修复基体表面上的缺陷区域进行激光熔覆修复；

D.对修复后金属零件表面进行机加处理至满足图纸要求，最后对修复区域表面进行检测。

优选地，所述步骤A中的处理是指采用机械加工的方式去除金属零件待修复区域表面存在的氧化皮、疲劳层以及裂纹，再将待修复区域表面油污清理干净。