[發(fā)明專利]一種基于激光-MIG復(fù)合增材修復(fù)的裝置與方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110783108.2
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113458605A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 占小紅;劉婷;高轉(zhuǎn)妮;王磊磊
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348
• 代理公司: 北京恒創(chuàng)益佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11556
• 代理人: 付金豹

本發(fā)明公開了一種基于激光?MIG復(fù)合增材修復(fù)的裝置與方法，包括計算機控制系統(tǒng)、激光?MIG復(fù)合增材修復(fù)系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)對受損結(jié)構(gòu)件的復(fù)合增材修復(fù)發(fā)出指令，控制激光熔覆頭與MIG焊槍的掃描路徑，判斷修復(fù)過程是否結(jié)束；激光?MIG復(fù)合增材修復(fù)系統(tǒng)基于受損結(jié)構(gòu)件具體修復(fù)要求，通過靈活選用激光熱源與電弧熱源實現(xiàn)受損結(jié)構(gòu)件修復(fù)。本發(fā)明有機耦合了電弧增材修復(fù)與激光熔化沉積修復(fù)，有效結(jié)合了兩者的優(yōu)勢，提高了增材修復(fù)過程的穩(wěn)定性，保證了增材修復(fù)過程中的成形效率與成形質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于修復(fù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于激光-MIG(Metal Inert-Gas welding)復(fù)合增材修復(fù)的裝置與方法。

背景技術(shù)

增材修復(fù)技術(shù)(Additive Manufacturing Repair Technology，AMRT)是利用激光束、電子束或電弧等作為熱源、通過逐層填加材料實現(xiàn)受損結(jié)構(gòu)件修復(fù)的一種新型制造技術(shù)。傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)存在修復(fù)精度低以及修復(fù)質(zhì)量難以滿足要求等不足。與傳統(tǒng)單一電弧修復(fù)工藝相比，激光熱源具有能量更集中，熱影響區(qū)窄小等優(yōu)點。而修復(fù)過程采用直流反接，則可以利用電弧的陰極清理作用，清理材料表面氧化膜。AMRT技術(shù)具有修復(fù)質(zhì)量好、效率高，修復(fù)成本低、周期短等優(yōu)點，能夠有效延長零部件使用壽命，在航空航天、化工船舶等領(lǐng)域均有著良好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有材料加工存在的問題，本發(fā)明提供一種基于激光-MIG復(fù)合增材修復(fù)的裝置與方法，有機地將電弧增材修復(fù)與LMD修復(fù)耦合，實現(xiàn)受損結(jié)構(gòu)件的增材修復(fù)，有效提高修復(fù)件質(zhì)量。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于激光-MIG復(fù)合增材修復(fù)的裝置，包括計算機控制系統(tǒng)(5)、激光-MIG復(fù)合增材修復(fù)系統(tǒng)；

所述計算機控制系統(tǒng)(5)連接激光-MIG復(fù)合增材修復(fù)系統(tǒng)；激光-MIG復(fù)合增材修復(fù)系統(tǒng)包括：MIG焊槍(2)、激光熔覆頭(3)、轉(zhuǎn)換頭(4)；所述計算機控制系統(tǒng)(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(fù)合增材修復(fù)系統(tǒng)選擇合適的修復(fù)策略、判斷修復(fù)過程是否結(jié)束；所述的修復(fù)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(fù)目標的首層修復(fù)，之后采取的修復(fù)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(fù)，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(fù)，焊絲由MIG焊槍(2)輸出，修復(fù)用粉末由所述激光熔覆頭(3)同軸送出；在邊緣區(qū)域采用送粉方式進行修復(fù)；判斷修復(fù)過程是否結(jié)束：對完成修復(fù)的所述受損結(jié)構(gòu)件進行三維掃描，并將獲得的三維模型與未受損結(jié)構(gòu)件三維模型進行比對，若修復(fù)復(fù)原吻合度小于95％則繼續(xù)進行步驟一，反之，則停止送絲送粉，關(guān)閉激光器、MIG焊機。

所述的裝置，所述MIG焊槍(2)與所述激光熔覆頭(3)均與所述轉(zhuǎn)換頭(4)連接，且可根據(jù)實際修復(fù)需求轉(zhuǎn)動所述轉(zhuǎn)換頭(4)，從而實現(xiàn)所述MIG焊槍(2)與所述激光熔覆頭(3)的選用。

所述的裝置，所述的修復(fù)策略為：首先，利用激光熔覆頭采用送粉方式進行修復(fù)目標的首層修復(fù)；其次，利用MIG焊槍逐層增材修復(fù)結(jié)構(gòu)件受損尺寸較大的位置，并在邊緣區(qū)域采用送粉方式進行修復(fù)，當(dāng)余下未修復(fù)部分高度小于等于1.2mm時，停止送絲，結(jié)束MIG增材修復(fù)，通過計算機控制系統(tǒng)操控機器人采用激光熔覆頭進行LMD修復(fù)，以提高修復(fù)精度。

所述的裝置，通過對受損結(jié)構(gòu)件(1)的掃描獲得精確的三維點云，由計算機曲面重構(gòu)、拼接修剪得到修復(fù)目標的三維模型，并根據(jù)損傷的具體形狀和尺寸，設(shè)計合適的增材方式進行修復(fù)。

一種基于激光-MIG復(fù)合增材修復(fù)的方法，具體包括如下步驟：

步驟一：掃描受損結(jié)構(gòu)件(1)獲得三維點云，并由計算機曲面重構(gòu)、拼接修剪得到修復(fù)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(fù)路徑；

步驟三：激光-MIG復(fù)合增材修復(fù)；