[发明专利]一种水下激光熔化沉积增材制造维修系统和方法

说明书

本发明提供了一种水下激光熔化沉积增材制造维修系统和方法，该维修系统包括：控制系统；水下干式舱，能贴设在水下待维修结构物表面；自动运动平台，设于水下干式舱内，自动运动平台与控制系统电连接，并能在控制系统的控制下移动；激光熔化沉积装置，包括激光加工头、能向激光加工头传输激光的激光器、以及能向激光加工头输送维修材料的送料器，激光加工头设于水下干式舱内，且位于自动运动平台上，并能在自动运动平台的带动下，对水下待维修结构物表面的待维修对象进行水下激光熔化沉积维修。本发明能将激光熔化沉积技术应用到水下维修，在水面以上即可遥控水下激光熔化沉积维修作业，提高水下维修的时效性、维修精度和维修质量，降低维修成本。

技术领域

本发明涉及水下维修技术领域，尤其是一种采用激光熔化沉积增材制造技术对水下重要结构物进行维修的水下激光熔化沉积增材制造维修系统和方法。

背景技术

目前舰船业发展迅速，服役期内的舰船为保持良好状态需要定期维护和修理，这是舰船作战能力的直接保障之一。现有的舰船水下部分维修需到具有与舰船吨位和尺度相当的坞中或排上进行，由于进出坞和上下排前舰船都需要一定的准备时间，因此，舰船坞(排)维修一般都需要一个较长的周期，这是导致舰船实际在航率偏低和维修费用偏高的一个重要原因。水下维修能在一定程度上有效缓解舰船水下部分维修时对坞排设施的依赖，使其能够在不进坞情况下恢复原有的技术状态，为延长舰船进坞修理间隔提供了基础，从而显著提高舰船的在航率，同时也可以降低维修成本，具有重大的经济和军事意义，而且当舰船在海上因海战或其他原因受到损伤后无法返航时，则必须由舰员进行海上现场水下维修。

随着核电工业的发展，核电站的相关维修工作也提上日程。放射性容器因为核辐射应力等作用容易产生严重威胁电站安全运行的腐蚀裂纹和表面磨蚀，需要进行激光熔覆等形式的修复作业。为了降低核辐射对施工人员和周围环境的影响，维修工作需在水中进行。

随着海洋资源开发的逐步深入，与其相关的海洋工程结构(如海洋平台、海底油气管线)的水下维修作业也日益增多。

因此，水下维修在舰船、水下武器、核电和海洋工程等领域拥有广泛应用前景。

激光熔化沉积(LMD)技术是将激光熔覆和快速成型技术有机结合，通过高功率激光熔化同步输送的材料在基体表面逐层堆积。激光熔化沉积所用激光能源可以通过光纤长距离传输至水下，由于激光能量集中且便于控制，对于修复结构件造成的热输入和变形小，同时使用该技术和系统也可以在海上及时制造各种维修配件，减轻保障压力，因此，水下激光熔化沉积维修方法在舰船、水下武器、核电和海洋工程结构等高附加值水下构件的修复方面具有明显的技术优势和良好应用前景。但目前缺乏将激光熔化沉积技术应用到水下维修的系统和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下激光熔化沉积增材制造维修系统和方法，其能将激光熔化沉积技术应用到水下维修。

为达到上述目的，本发明提出一种水下激光熔化沉积增材制造维修系统，其包括：控制系统；水下干式舱，能贴设在水下待维修结构物表面；自动运动平台，设于所述水下干式舱内，所述自动运动平台与所述控制系统电连接，并能在所述控制系统的控制下移动；激光熔化沉积装置，包括激光加工头、能向所述激光加工头传输激光的激光器、以及能向所述激光加工头输送维修材料的送料器，所述激光加工头设于所述水下干式舱内，且位于所述自动运动平台上，并能在所述自动运动平台的带动下，对所述水下待维修结构物表面的待维修对象进行水下激光熔化沉积维修。

如上所述的水下激光熔化沉积增材制造维修系统，其中，所述水下干式舱具有封闭端、以及能与所述水下待维修结构物表面贴合的敞口端，所述水下干式舱内由密封舱门分隔为维修舱和准备舱，所述维修舱位于所述敞口端，所述准备舱位于所述封闭端，所述准备舱在所述密封舱门关闭时呈密闭状态，并在所述密封舱门开启时与所述维修舱连通，所述自动运动平台和所述激光加工头均位于所述准备舱内，并能在所述密封舱门打开后移至所述维修舱内。