[發明專利]一種基于激光-MIG復合增材修復的裝置與方法

在審

• 申請號: 202110783108.2
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113458605A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 占小紅;劉婷;高轉妮;王磊磊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙) 11556
• 代理人: 付金豹

1.一種基于激光-MIG復合增材修復的裝置，其特征在于：包括計算機控制系統(5)、激光-MIG復合增材修復系統；

所述計算機控制系統(5)連接激光-MIG復合增材修復系統；激光-MIG復合增材修復系統包括：MIG焊槍(2)、激光熔覆頭(3)、轉換頭(4)；所述計算機控制系統(5)用于控制激光熔覆頭與MIG焊槍的掃描路徑、控制激光-MIG復合增材修復系統選擇合適的修復策略、判斷修復過程是否結束；所述的修復策略為：首先利用所述激光熔覆頭(3)采用送粉方式進行修復目標的首層修復，之后采取的修復策略為，利用所述MIG焊槍(2)采用送絲方式進行受損尺寸較大位置的修復，利用所述激光熔覆頭(3)采用送粉方式進行受損尺寸較小位置的修復，焊絲由MIG焊槍(2)輸出，修復用粉末由所述激光熔覆頭(3)同軸送出；在邊緣區域采用送粉方式進行修復；判斷修復過程是否結束：對完成修復的所述受損結構件進行三維掃描，并將獲得的三維模型與未受損結構件三維模型進行比對，若修復復原吻合度小于95％則繼續進行步驟一，反之，則停止送絲送粉，關閉激光器、MIG焊機。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述MIG焊槍(2)與所述激光熔覆頭(3)均與所述轉換頭(4)連接，且可根據實際修復需求轉動所述轉換頭(4)，從而實現所述MIG焊槍(2)與所述激光熔覆頭(3)的選用。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述的修復策略為：首先，利用激光熔覆頭采用送粉方式進行修復目標的首層修復；其次，利用MIG焊槍逐層增材修復結構件受損尺寸較大的位置，并在邊緣區域采用送粉方式進行修復，當余下未修復部分高度小于等于1.2mm時，停止送絲，結束MIG增材修復，通過計算機控制系統操控機器人采用激光熔覆頭進行LMD修復，以提高修復精度。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：通過對受損結構件(1)的掃描獲得精確的三維點云，由計算機曲面重構、拼接修剪得到修復目標的三維模型，并根據損傷的具體形狀和尺寸，設計合適的增材方式進行修復。

5.一種基于激光-MIG復合增材修復的方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟一：掃描受損結構件(1)獲得三維點云，并由計算機曲面重構、拼接修剪得到修復目標的三維模型；

步驟二：將三維模型離散成具有一定厚度及順序的分層切片并獲得具體掃描修復路徑；

步驟三：激光-MIG復合增材修復；

在工作臺上方，所述激光熔覆頭(3)、所述MIG焊槍(2)與轉換頭(4)相連，沿規定路徑方向運動，進行激光-MIG復合增材修復，采取的修復策略為：首先利用所述激光熔覆頭(3)采用送粉方式進行修復目標的首層修復，之后，利用所述MIG焊槍(2)采用送絲方式進行受損尺寸較大位置的修復，利用所述激光熔覆頭(3)采用送粉方式進行受損尺寸較小位置的修復，焊絲由MIG焊槍(2)輸出，修復用粉末由所述激光熔覆頭(3)同軸送出；在邊緣區域采用送粉方式進行修復；

步驟四：所述計算機控制系統(5)判斷激光-MIG復合增材修復過程是否結束；若未結束，則繼續進行步驟三；若結束，再次對完成修復的所述受損結構件(1)進行三維掃描，并將獲得的三維模型與未受損結構件三維模型進行比對，若修復復原吻合度小于95％則繼續進行步驟一，反之，則停止送絲送粉，關閉激光器、MIG焊機。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述激光熔覆頭(3)與所述受損結構件(1)垂直，所述MIG焊槍(2)與所述受損結構件(1)垂直。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：激光束由固體激光器或光纖激光器產生，電弧由MIG焊接電源產生且為直流反接，且電弧與激光束不同時產生，每次有且只有一種熱源用于修復。