[發明專利]損傷齒輪激光實時動態熔覆修復及應力調控系統及方法

有效

• 申請號: 201710568505.1
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107150175B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 裴旭;侯志偉;汪通悅;朱為國;蔣素琴;李伯奎;楊權權;陳中
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: B23K26/342
• 分類號: B23K26/342;B23K26/08;B23K26/00;B23P6/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;嚴曉彪

1.損傷齒輪激光實時動態熔覆修復及應力調控系統，其特征在于，包括分別與中控系統連接的光學紅外耦合動態監測與測量系統、激光熔覆系統、激光沖擊系統、夾持臺；

所述夾持臺用于固定損傷齒輪，

所述光學紅外耦合監測與測量系統由光學掃描成像系統和紅外成像系統耦合而成，兩系統分別獨立成像，所成影像經中控系統處理后，耦合成損傷齒輪的實時動態三維模型；

所述激光熔覆系統，用于熔覆材料，形成熔覆層；

所述激光沖擊系統，用于強化熔覆層；

所述中控系統，根據實時動態三維模型驅動激光熔覆系統和激光沖擊系統修復損傷齒輪。

2.根據權利要求1所述的損傷齒輪激光實時動態熔覆修復及應力調控系統，其特征在于，所述夾持臺為五軸聯動平臺，包括嵌入平臺的半球形臺面和通過支撐柱連接平臺的環形架，

平臺和半球形平臺的結合面設有X向轉軸和Y向轉軸；

所述支撐柱縱向可伸縮；

所述環形架包括外圈軌道和內圈軌道，分別用于架設激光熔覆系統的熔覆頭和激光沖擊系統的沖擊頭；

所述支撐柱、外圈軌道、內圈軌道和X向轉軸、Y向轉軸由中控系統驅動。

3.損傷齒輪激光實時動態熔覆修復及應力調控方法，適用于權利要求1或2所述的損傷齒輪激光實時動態熔覆修復及應力調控系統，其特征在于，包括以下步驟：

S1：對損傷齒輪表面處理，包括除油、除銹；

S2：將上述損傷齒輪固定在半球形臺面上；

S3：利用光學紅外耦合動態監測與測量系統對損傷齒輪進行檢測與測量，中控系統根據測量結果建立實時動態三維模型；

S4：中控系統將實時動態三維模型與齒輪原三維設計模型進行對比，確定修復方案，包括修復位置及修復量；

S5：中控系統根據修復方案，設計激光熔覆與應力調控激光沖擊路徑；

S6：中控系統根據上述路徑驅動激光熔覆系統、激光沖擊系統修復損傷齒輪，并同時通過光學紅外耦合動態監測與測量系統對損傷齒輪進行實時動態監控，中控系統根據監控結果同步更新實時動態三維模型；

S7：重復上述步驟S4、S5和S6，至實時動態三維模型與齒輪原三維設計模型吻合，完成修復；

S8、利用打磨工藝微細修整上述完成修復的齒輪齒廓表面，提高齒面表面質量。

4.根據權利要求3所述的損傷齒輪激光實時動態熔覆修復及應力調控方法，其特征在于，所述步驟S6中激光熔覆系統中熔覆激光的參數為：激光光斑半徑為0.2～4mm，激光脈沖寬度為5～30ms，激光功率密度為5～30×10⁹W/m²，激光脈沖頻率15～50Hz，掃描速度為0.5～10mm/s。

5.根據權利要求3所述的損傷齒輪激光實時動態熔覆修復及應力調控方法，其特征在于，所述步驟S6中激光沖擊系統中的沖擊激光參數為：激光半徑0.3～4mm，激光脈沖寬度為18～55ns，激光能量為1～10J，激光脈沖頻率10～50Hz。

6.根據權利要求3所述的損傷齒輪激光實時動態熔覆修復及應力調控方法，其特征在于，所述步驟S1中表面處理，包括以下步驟：

A1、用酒精溶液清洗損傷齒輪表面，去除油漬；

A2、用稀鹽酸溶液去除損傷齒輪表面的銹漬；

A3、去離子水沖洗后，冷風吹干。