[發(fā)明專利]一種水下激光熔化沉積增材制造維修系統(tǒng)和方法

在審

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• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN109249132A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 朱加雷;宗貴升;焦向東;王林
• 申請（專利權）人: 北京國千智能制造科技研究院有限公司
• 主分類號: B23K26/342
• 分類號: B23K26/342;B23K26/122;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王春光

本發(fā)明提供了一種水下激光熔化沉積增材制造維修系統(tǒng)和方法，該維修系統(tǒng)包括：控制系統(tǒng)；水下干式艙，能貼設在水下待維修結構物表面；自動運動平臺，設于水下干式艙內，自動運動平臺與控制系統(tǒng)電連接，并能在控制系統(tǒng)的控制下移動；激光熔化沉積裝置，包括激光加工頭、能向激光加工頭傳輸激光的激光器、以及能向激光加工頭輸送維修材料的送料器，激光加工頭設于水下干式艙內，且位于自動運動平臺上，并能在自動運動平臺的帶動下，對水下待維修結構物表面的待維修對象進行水下激光熔化沉積維修。本發(fā)明能將激光熔化沉積技術應用到水下維修，在水面以上即可遙控水下激光熔化沉積維修作業(yè)，提高水下維修的時效性、維修精度和維修質量，降低維修成本。

技術領域

本發(fā)明涉及水下維修技術領域，尤其是一種采用激光熔化沉積增材制造技術對水下重要結構物進行維修的水下激光熔化沉積增材制造維修系統(tǒng)和方法。

背景技術

目前艦船業(yè)發(fā)展迅速，服役期內的艦船為保持良好狀態(tài)需要定期維護和修理，這是艦船作戰(zhàn)能力的直接保障之一。現(xiàn)有的艦船水下部分維修需到具有與艦船噸位和尺度相當的塢中或排上進行，由于進出塢和上下排前艦船都需要一定的準備時間，因此，艦船塢(排)維修一般都需要一個較長的周期，這是導致艦船實際在航率偏低和維修費用偏高的一個重要原因。水下維修能在一定程度上有效緩解艦船水下部分維修時對塢排設施的依賴，使其能夠在不進塢情況下恢復原有的技術狀態(tài)，為延長艦船進塢修理間隔提供了基礎，從而顯著提高艦船的在航率，同時也可以降低維修成本，具有重大的經濟和軍事意義，而且當艦船在海上因海戰(zhàn)或其他原因受到損傷后無法返航時，則必須由艦員進行海上現(xiàn)場水下維修。

隨著核電工業(yè)的發(fā)展，核電站的相關維修工作也提上日程。放射性容器因為核輻射應力等作用容易產生嚴重威脅電站安全運行的腐蝕裂紋和表面磨蝕，需要進行激光熔覆等形式的修復作業(yè)。為了降低核輻射對施工人員和周圍環(huán)境的影響，維修工作需在水中進行。

隨著海洋資源開發(fā)的逐步深入，與其相關的海洋工程結構(如海洋平臺、海底油氣管線)的水下維修作業(yè)也日益增多。

因此，水下維修在艦船、水下武器、核電和海洋工程等領域擁有廣泛應用前景。

激光熔化沉積(LMD)技術是將激光熔覆和快速成型技術有機結合，通過高功率激光熔化同步輸送的材料在基體表面逐層堆積。激光熔化沉積所用激光能源可以通過光纖長距離傳輸至水下，由于激光能量集中且便于控制，對于修復結構件造成的熱輸入和變形小，同時使用該技術和系統(tǒng)也可以在海上及時制造各種維修配件，減輕保障壓力，因此，水下激光熔化沉積維修方法在艦船、水下武器、核電和海洋工程結構等高附加值水下構件的修復方面具有明顯的技術優(yōu)勢和良好應用前景。但目前缺乏將激光熔化沉積技術應用到水下維修的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種水下激光熔化沉積增材制造維修系統(tǒng)和方法，其能將激光熔化沉積技術應用到水下維修。

為達到上述目的，本發(fā)明提出一種水下激光熔化沉積增材制造維修系統(tǒng)，其包括：控制系統(tǒng)；水下干式艙，能貼設在水下待維修結構物表面；自動運動平臺，設于所述水下干式艙內，所述自動運動平臺與所述控制系統(tǒng)電連接，并能在所述控制系統(tǒng)的控制下移動；激光熔化沉積裝置，包括激光加工頭、能向所述激光加工頭傳輸激光的激光器、以及能向所述激光加工頭輸送維修材料的送料器，所述激光加工頭設于所述水下干式艙內，且位于所述自動運動平臺上，并能在所述自動運動平臺的帶動下，對所述水下待維修結構物表面的待維修對象進行水下激光熔化沉積維修。

如上所述的水下激光熔化沉積增材制造維修系統(tǒng)，其中，所述水下干式艙具有封閉端、以及能與所述水下待維修結構物表面貼合的敞口端，所述水下干式艙內由密封艙門分隔為維修艙和準備艙，所述維修艙位于所述敞口端，所述準備艙位于所述封閉端，所述準備艙在所述密封艙門關閉時呈密閉狀態(tài)，并在所述密封艙門開啟時與所述維修艙連通，所述自動運動平臺和所述激光加工頭均位于所述準備艙內，并能在所述密封艙門打開后移至所述維修艙內。