[发明专利]激光裂纹修复系统和激光裂纹修复方法

说明书

本申请公开了一种激光裂纹修复系统，所述激光裂纹修复系统包括第一激光单元和第二激光单元；其中，所述第一激光单元包括脉冲激光器，所述第一激光单元对裂纹进行减材处理；所述第二激光单元包括连续激光器，所述第二激光单元对裂纹进行增材修复；所述第一激光单元和第二激光单元交替工作。本申请还公开了一种激光裂纹修复方法，其特征在于，所述方法包括：a)识别、定位裂纹部分，并通过脉冲激光对裂纹部分进行挖除与清洗；b)使用连续激光对挖除后的待修复区域进行增材修复；c)使用脉冲激光对修复后的区域进行减材处理，精整修复后的表面。

技术领域

本申请涉及一种激光裂纹修复系统和激光裂纹修复方法，属于光电领域。

背景技术

在航空/航海领域，特别是一些运动易疲劳零部件经常面临着修复问题，如燃汽轮机/航空发动机涡轮叶片、飞机起落架等。目前常用的修复方法一般采用机械去除与激光增材相结合的方式。即利用砂轮打磨的方式进行裂纹的前处理，易对基体材料造成机械损伤和机械应力残留。修复后的后处理一般采用机械铣削或磨削的方式进行减材加工，同样面临着机械损伤、机械应力等问题，影响到修复件的疲劳寿命。针对上述问题，本发明提出一种裂纹的全激光修复方法和系统，提高裂纹的修复质量和效率，提升修复件的疲劳寿命，在燃气轮机、航空发动机、飞机起落架、舰船零部件的修复上具有广阔的应用前景。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种激光裂纹修复系统，所述激光裂纹修复系统包括第一激光单元和第二激光单元；其中，

所述第一激光单元包括脉冲激光器，所述第一激光单元对裂纹进行减材处理；

所述第二激光单元包括连续激光器，所述第二激光单元对裂纹进行增材修复；

所述第一激光单元和第二激光单元交替工作。

优选地，所述激光裂纹修复系统包括送粉单元；

所述送粉单元与所述第二激光单元连接并同轴送粉。

优选地，所述激光裂纹修复系统包括中央控制单元1、信息采集处理单元2、送粉单元3、运动单元4、激光器单元5和工作单元6，其中，所述信息采集处理单元2将待修复的裂纹信息收集、处理并传送至所述中央控制单元1，所述中央控制单元依照所接收到的信息控制所述送粉单元3、运动单元4和激光器单元5并通过工作单元执行对待修复裂纹的修复。本发明的激光裂纹修复系统，能够以一体式的设计完成从修复前处理到修复后处理的完整修复工序。本发明的装置中的各单元是根据其在系统中起到的作用进行分类的，并不代表各单元中的每个器件需要集中分布在一起。

优选地，所述工作单元6包括复合加工头，所述复合加工头上设有激光位移传感器7、扫描振镜8和同轴送粉熔覆头9。

复合加工头指的是图中的6、7、8、9，主要包括光学、电子、机械构件。

优选地，所述激光位移传感器7用于扫描待测对象，并将得到的信息传送至所述信息采集处理单元，所述信息处理单元对待测对象进行三维建模，其中，所述待测对象包括待修复裂纹和修复后的裂纹。

优选地，所述扫描振镜8包括二维扫描振镜和三维扫描振镜。

优选地，所述激光器单元5中的激光器包括脉冲激光器和连续激光器。

优选地，所述脉冲激光器的脉宽包括纳秒、皮秒和飞秒，波长包括1064nm，532nm和355nm。

优选地，所述连续激光器的功率大于1000W，更优选地，所述连续激光器选自半导体激光器、固体激光器(光纤激光器、碟片激光器等)和气体激光器(CO₂)中的至少一种；

根据本发明的另一个方面提供一种激光裂纹修复方法，所述方法包括：

a)识别、定位裂纹部分，并通过脉冲激光对裂纹部分进行挖除与清洗；