一种金属粉末的激光修复装置及其修复方法与流程

本发明涉及激光修复技术领域，具体涉及一种金属粉末的激光修复装置及其修复方法。

背景技术：

激光修复，即激光熔覆技术，激光熔覆的优势主要体现在其能量密度高度集中，冷却速度极快(高达105～106k/s),具有快速凝固组织特征，是一种新型的涂层和表面改性技术，是激光先进加工技术的重要支撑。目前，激光熔覆技术已成为新材料制备、金属零部件快速制造、失效金属零部件修复和再制造的重要手段之一，已广泛应用于航空、石油化工、汽车、机械制造、船舶和模具制造等行业。与传统的堆焊、喷涂、电镀和气相沉积技术相比，激光熔覆具有极低的稀释率，较少的气孔和裂纹缺陷，组织致密，熔覆层与基体成冶金结合，熔覆材料范围广、粉末粒度及含量变化大等特点。

在机械零件中，带孔零件一般要占零件总数的50％～80％。随着现代工业产品不断向精密、小型、轻型、高密度和高可靠性的方向发展，孔径越来越小，孔的分布密度越来越大。深孔则是指孔深与直径之比大于10的孔。在复杂零件深孔特征加工时，普遍加工工艺为：钻孔、扩孔、粗铰孔、精镗深孔型面、精铰孔，加工过程复杂，若加工过程出错，孔深或孔的直径大于要求值，该深孔特征甚至整个零件就会报废。而采用修复技术对出错部位进行填补后再加工可以大大减少因为加工失误存在的材料浪费，因此，本发明提供了一种金属粉末的激光修复装置及其修复方法。

技术实现要素：

本申请中为了解决上述技术问题，本发明提供了种金属粉末的激光修复装置及其修复方法。

本发明提供了如下的技术方案：一种金属粉末的激光修复装置，包括底座、空间移动部件、夹具部件、激光部件以及送粉部件；所述夹具部件设置在所述底座的上端面，所述送粉部件设置在所述夹具部件的上方，将金属粉末输送至所述夹具部件上的金属零部件中，所述激光部件通过所述空间移动部件可移动的设置在所述夹具部件上方；

所述空间移动部件包括第一工作台、x轴滑动组件、第二工作台、y轴滑动组件、第三工作台、z轴滑动组件以及第四工作台；所述第一工作台设置在所述夹具部件的上方，所述第二工作台通过所述x轴滑动组件沿着x轴方向移动，所述第三工作台通过所述y轴滑动组件沿着y轴方向移动；所述第四工作台通过所述z轴滑动组件沿着z轴方向移动；

所述激光部件包括激光发生器、扩束装置、动态聚焦系统以及振镜系统；所述激光发生器设置在所述第四工作台上，所述扩束装置连接于所述激光发生器，所述动态聚焦系统连接于所述扩束装置，所述振镜系统连接于所述动态聚焦系统。

优选的，所述底座上端面照射有保护罩，所述空间移动部件、所述夹具部件、所述激光部件以及所述送粉部件设置在所述保护罩内。

优选的，所述第一工作台设置在所述保护罩的上端，所述x轴滑动组件包括x轴滑轨和x轴推动气缸，所述第二工作台通过所述x轴滑轨可滑动的设置在所述第一工作台上，所述x轴推动气缸设置在所述第一工作台，其活塞杆连接于所述第二工作台，所述y轴滑动组件包括y轴滑轨和y轴推动气缸，所述第三工作台通过所述y轴滑轨可滑动的设置在所述第二工作台上，所述y轴推动气缸设置在所述第二工作台，其活塞杆连接于所述第三工作台，所述z轴滑动组件包括z轴滑轨和z轴推动气缸，所述第四工作台通过所述z轴滑轨可滑动的设置在所述第三工作台上，所述z轴推动气缸设置在所述第三工作台上，其活塞杆连接于所述第四工作台。

优选的，所述送粉部件包括送粉套管、粉末漏斗以及送粉管道；所述送粉支撑座配置在所述第四工作台上，所述粉末漏斗设置在所述第四工作台上，所述粉末漏斗通过所述送粉管道连接于所述送粉套管，所述送粉管道上设有电磁控制阀。

优选的，所述夹具部件包括夹具气缸和夹板，两个所述夹具气缸呈相对位置的设置在所述底座上，其活塞杆设有呈相对位置的所述夹板。

优选的，所述防护罩的一侧设有抽气装置和充气装置，所述抽气装置包括真空泵、抽气管道和抽气阀，所述真空泵通过所述抽气管道连通于所述防护罩，所述抽气管道上设置有所述抽气阀；所述充气装置包括充气管道、保护气供应装置和充气阀，所述保护气供应装置通过所述充气管道连通于所述保护罩，所述充气管道上设置有充气阀。

优选的，所述保护罩一侧设有开关门。

激光修复装置的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1、将修复的零部件放置在两个夹板之间的底座上，夹具气缸启动推动夹板相对移动，从而夹持住零部件，通过抽气装置和充气装置，使保护罩内

s2、送粉漏斗中的金属粉末，从送粉套管处流到零部件的缺陷处；

s3、激光部件中激光发生器启动，激光发生器射出激光束照射于零部件表面的缺陷处，使得金属粉末连续熔覆于零部件表面，形成熔覆层。

优选的，所述激光器光斑形状为直径5mm的光斑，激光能量均匀分布，所述激光器功率应2000～4000w，激光扫描速度为200～600mm/min。

本发明涉及一种金属粉末的激光修复装置及其修复方法，其有益效果在于：本发明空间移动能够三向移动，带动激光部件在三维空间内自由移动，精确定位，相比传统选区激光熔融成形设备成形缸只能在竖直方向一个方向上移动，本设备加工柔性高。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明装置中空间移动部件的结构示意图；

图3是本发明装置中夹具部件的结构示意图；

图中标记为：1、底座；2、空间移动部件；21、第一工作台；22、x轴滑动组件；221、x轴滑轨；222、x轴推动气缸；23、第二工作台；24、y轴滑动组件；241、y轴滑轨；242、y轴推动气缸；25、第三工作台；26、z轴滑动组件；261、z轴滑轨；262、z轴推动气缸；27、第四工作台；3、夹具部件；4、激光部件；41、激光发生器；42、扩束装置；43、动态聚焦系统；44、振镜系统；5、送粉部件；51、送粉套管；52、粉末漏斗；53、送粉管道；6、保护罩；7、抽气装置；71、真空泵；72、抽气管道；73、抽气阀；8、充气装置；81、充气管道；82、保护气供应装置；83、充气阀；9、夹具部件；91、夹具气缸；92、夹板。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

下面结合附图详细说明本发明的最优实施方式。

如图1至2所示，一种金属粉末的激光修复装置，包括底座1、空间移动部件2、夹具部件3、激光部件4以及送粉部件5；所述夹具部件3设置在所述底座1的上端面，将待加工的零部件固定在底座1上端面。所述送粉部件5设置在所述夹具部件3的上方，将金属粉末输送至所述夹具部件3上的金属零部件中，所述激光部件4通过所述空间移动部件2可移动的设置在所述夹具部件3上方，通过空间移动部件2将激光部件移动至对准零部件的缺陷部分。

所述空间移动部件2包括第一工作台21、x轴滑动组件22、第二工作台23、y轴滑动组件24、第三工作台25、z轴滑动组件26以及第四工作台27；所述第一工作台21设置在所述夹具部件3的上方，所述第二工作台23通过所述x轴滑动组件22沿着x轴方向移动，所述第三工作台25通过所述y轴滑动组件24沿着y轴方向移动；所述第四工作台27通过所述z轴滑动组件26沿着z轴方向移动；

激光部件4包括激光发生器41、扩束装置42、动态聚焦系统43以及振镜系统44；所述激光发生器41设置在所述第四工作台27上，所述扩束装置42连接于所述激光发生器41，所述动态聚焦系统43连接于所述扩束装置42，所述振镜系统44连接于所述动态聚焦系统43。

底座1上端面照射有保护罩6，所述空间移动部件2、所述夹具部件8、所述激光部件4以及所述送粉部件5设置在所述保护罩6内。防护罩6的一侧设有抽气装置7和充气装置8，所述抽气装置7包括真空泵71、抽气管道72和抽气阀73，所述真空泵71通过所述抽气管道72连通于所述防护罩6，所述抽气管道72上设置有所述抽气阀73；所述充气装置8包括充气管道81、保护气供应装置82和充气阀83，所述保护气供应装置82通过所述充气管道81连通于所述保护罩6，所述充气管道81上设置有充气阀83。打开真空泵71和抽气阀73，通过抽气管道72可以将防护罩6内的空气，打开保护气供应装置82和充气阀83，通过充气管道81可以向保护罩6内填充保护性气体氩气。

第一工作台21设置在所述保护罩6的上端，所述x轴滑动组件22包括x轴滑轨221和x轴推动气缸222，所述第二工作台23通过所述x轴滑轨221可滑动的设置在所述第一工作台21上，所述x轴推动气缸222设置在所述第一工作台21，其活塞杆连接于所述第二工作台23，所述y轴滑动组件24包括y轴滑轨241和y轴推动气缸242，所述第三工作台25通过所述y轴滑轨241可滑动的设置在所述第二工作台23上，所述y轴推动气缸242设置在所述第二工作台23，其活塞杆连接于所述第三工作台25，所述z轴滑动组件26包括z轴滑轨261和z轴推动气缸262，所述第四工作台27通过所述z轴滑轨261可滑动的设置在所述第三工作台25上，所述z轴推动气缸262设置在所述第三工作台25上，其活塞杆连接于所述第四工作台27。

送粉部件5包括送粉套管51、粉末漏斗52以及送粉管道53；所述送粉支撑座配置在所述第四工作台27上，所述粉末漏斗52设置在所述第四工作台27上，所述粉末漏斗52通过所述送粉管道连接于所述送粉套管51，所述送粉管道51上设有电磁控制阀。粉末漏斗52中储存大量的金属粉末，从送粉漏斗52送入送粉管套51中，送粉管套51的送粉口对准金属零部件的缺陷处，将金属粉末输送至零部件上。

夹具部件9包括夹具气缸91和夹板92，两个所述夹具气缸91呈相对位置的设置在所述底座1上，其活塞杆设有呈相对位置的所述夹板92。将待加工的零部件安装在夹板92之间的底座上，夹具气缸91启动从零部件两侧夹紧零部件。

保护罩6一侧设有开关门，打开开关门可以将代加工零部件放置在保护罩内。

激光修复装置的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1、将修复的零部件放置在两个夹板之间的底座上，夹具气缸启动推动夹板相对移动，从而夹持住零部件，通过抽气装置和充气装置，使保护罩内

s2、送粉漏斗中的金属粉末，从送粉套管处流到零部件的缺陷处；

s3、激光部件中激光发生器启动，激光发生器射出激光束照射于零部件表面的缺陷处，使得金属粉末连续熔覆于零部件表面，形成熔覆层。

优选的，所述激光器光斑形状为直径5mm的光斑，激光能量均匀分布，所述激光器功率应2000～4000w，激光扫描速度为200～600mm/min。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。