[发明专利]一种自适应激光沉积修复的装置和方法

说明书

本发明涉及一种自适应激光沉积修复的装置和方法，包括自适应激光沉积系统、激光清洗系统和控制计算机。本发明先利用激光清洗系统对腐蚀凹坑进行清洗，去处凹坑处的污渍、油渍以及残渣等污染物，然后通过热成像仪获取已清洗腐蚀凹坑处的热成像色彩分布信息，与预先设定的色彩范围进行对比处理，判定是否清洗干净；对已清洗干净的腐蚀凹坑处进行激光沉积修复，在激光沉积修复的过程中，激光束的焦点位置可根据腐蚀凹坑的形貌自动调节来实现对腐蚀凹坑不同位置处进行高精度高效的自适应加工，本发明可以实现零件腐蚀凹坑快速精密修复后立即投入使用，无需进行后续机加工处理。

技术领域

本发明涉及一种自适应激光沉积修复的方法和装置，属于构件表面腐蚀凹坑的激光沉积修复加工技术领域。

背景技术

21世纪是海洋的世纪，争夺世界海洋权益及深海资源是本世纪世界海洋强国与临海国家的一项重要战略行动。随着陆地资源的日渐枯竭，开发海洋资源特别是深海资源已成为我国的重要战略举措之一。开发海洋资源离不开先进的海洋工程装备。海洋环境非常苛刻，海洋环境是腐蚀等级最高的腐蚀环境，因此海工装备在极端恶劣的工况(高温、高压、高湿、高速、严重的磨损、冲击等)环境下通常会发生冲蚀、腐蚀等缺陷，在构件表面产生腐蚀凹坑，因此利用先进的表面加工技术对腐蚀凹坑进行修复是非常有必要的。表面工程技术能够在不破坏材料自身性能的前提下，对材料表面性能进行强化或再生，使材料或部件表面具备耐磨、耐蚀、抗氧化、耐热、绝缘、密封和隔热等性能中的一种或几种。此外，采用先进表面工程技术实现关键部件再制造，是满足海洋资源开发过程中高效经济要求的有效手段。因此，应用表面工程技术来提高材料表面性能，是满足海洋工程装备使役要求的行之有效的方法；

激光沉积制造(Laser Deposition Manufacturing，LDM)技术是在快速成形技术和激光熔覆技术基础上发展起来的一项先进制造技术。LDM技术是利用高能激光束局部熔化金属表面形成熔池，同时将金属原材料侧向或同轴送入熔池，形成与基体金属冶金结合，且稀释率很低的新金属层的方法。

但是激光沉积制造技术通常是基于CAD模型，对沉积层进行切片处理然后进行加工，但是对腐蚀凹坑进行沉积修复时，由于凹坑形貌不规则，难以确定其具体尺寸，无法生成CAD模型，进而无法对沉积层进行切片然后编制扫描程序。如果仅根据规则的三维图形进行激光沉积修复，则会出现腐蚀凹坑修复不完全，或者过修复从而导致凹坑依然凹凸不平，对修复位置需要进行后续机加工。

发明内容

本发明为了解决腐蚀凹坑形貌不规则，难以确定其具体尺寸，无法生成CAD模型，进而无法对沉积层进行切片然后编制扫描程序的技术难题，提出了一种基于腐蚀凹坑形貌的自适应激光沉积修复的装置和方法。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种自适应激光沉积修复的装置，包括移动工作台和送丝器，工件安装在所述移动工作台上，所述工件上方设有沉积激光头、热成像仪探头和清洗激光头，所述沉积激光头与沉积激光器光路连接，所述送丝器将丝材输送到所述沉积激光头内，所述热成像仪探头与所述热成像仪控制器信号连接，所述清洗激光头与所述清洗激光器光路连接，所述沉积激光器、所述送丝器、所述热成像仪控制器和所述清洗激光器均与控制计算机连接。

上述方案中，所述沉积激光头底部在激光束出口处四周阵列安装有传感器A、传感器B、传感器C和传感器D，所述传感器A、所述传感器B、所述传感器C和所述传感器D与沉积激光头控制器信号连接，所述沉积激光头控制器与所述控制计算机连接。

上述方案中，所述沉积激光头安装在高精密机械手上，所述高精密机械手与所述控制计算机连接。