[发明专利]一种超声振动同轴气载送粉激光熔覆的方法

说明书

本发明属于激光表面熔覆技术领域，特别涉及一种超声振动同轴气载送粉激光熔覆的方法，包括建立被损伤零件的修复区数模；根据修复区数模设置扫描轨迹；依据扫描轨迹利用熔覆头对被损伤零件进行熔覆处理。进一步的，所述建立被损伤零件的修复区数模包括：将被损伤零件水平固定在固定工装上，保持损伤区表面水平，被损伤零件能以水平轴线转动；对被损伤零件的损伤尺寸进行量取；通过量取到的损伤尺寸确定熔覆区的扫描区域尺寸；通过熔覆区的扫描区域尺寸设计损伤修复区数模；实现超高强钢和钛合金零件的超高速扫描沉积，从而实现超高强钢和钛合金等高性能零件的激光熔覆稀释率小于5％。

技术领域

本发明属于激光表面熔覆技术领域，特别涉及一种超声振动同轴气载送粉激光熔覆的方法。

背景技术

现有超高强钢和钛合金等高性能结构材料的损伤，通常采用激光熔覆和氩弧焊等熔化方法；目前常规激光熔覆技术熔覆层的重熔区大，熔覆合金成分的稀释率在20％以上，对超高强钢和钛合金等零件基材的力学性能影响大，难以达到使用要求。因此需要采用低稀释率的高精度熔覆技术，来减小熔覆层的重熔区，并使激光熔覆的稀释率降低至5％以下。其中激光熔覆的稀释率是指熔覆一层涂层时基材的熔化深度除以涂层厚度和熔化深度之和，表示激光熔化过程基材熔化扩散进涂层的多少。

此外，超高速激光熔覆需要零件是轴对称结构高速旋转，实现激光的相对高速运动获得小的重熔区，对于复杂结构零件或者非轴对称沉积区无法使用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种超声振动同轴气载送粉激光熔覆的方法，所述方法包括：

建立被损伤零件的修复区数模；

根据修复区数模设置扫描轨迹；

依据扫描轨迹利用熔覆头对被损伤零件进行熔覆处理。

进一步的，所述建立被损伤零件的修复区数模包括：

将被损伤零件水平固定在固定工装上，保持损伤区表面水平，被损伤零件能以水平轴线转动；

对被损伤零件的损伤尺寸进行量取；

通过量取到的损伤尺寸确定熔覆区的扫描区域尺寸；

通过熔覆区的扫描区域尺寸设计损伤修复区数模。

进一步的，所述设置扫描轨迹包括：

通过在损伤修复区数模上，模拟若干组单道熔覆层依次搭接，从而形成扫描轨迹。

进一步的，所述模拟若干组单道熔覆层依次搭接包括：

将相邻两组单道熔覆层的搭接率设置为80％-90％，所述搭接率的计算公式为：搭接率＝D/W×100％，其中D为搭接区的宽度；所述搭接区为相邻两组单道熔覆层之间的重合区域；W为单道熔覆层的宽度。

进一步的，所述熔覆处理包括：

若干组激光器5发出的激光汇聚于一点形成激光汇聚点，通过机械手使激光汇聚点与被损伤零件的表面保持水平；测量激光会聚点的高度；使激光会聚点的高度保持在被修复区损伤区表面上方10-20mm；

将被损伤零件放在惰性气氛保护箱中，当氧含量低于1000PPM后开始激光熔覆；

打开气载送粉器，启动超声振动换能器和变幅杆，振动毛细送粉管的同时通过气载送粉器将30-50μm的金属粉末送出；

打开若干组激光器，所述毛细送粉管中的金属粉末垂直经过激光会聚区送进熔覆区域，熔覆在被损伤零件的表面；

将机械手提升一层熔覆层的高度开始下一层重复熔覆，直到损伤区数模全部扫描轨迹完成并达到要求的熔覆层厚度。

进一步的，所述熔覆处理还包括：