[发明专利]基于热时效处理的激光熔覆工艺与激光熔覆修复加工系统

说明书

本发明提供一种基于热时效处理的激光熔覆工艺，包括以下步骤：(1)将熔覆件和平板试样预处理；(2)将平板试样进行装夹，卡盘夹具下方设置加热装置(3)将温度传感器置于平板试样待熔覆区域附近，用于检测熔覆温度；(4)在平板试样上进行单道激光熔覆测试，并记录对应熔覆工艺参数下的熔覆表面达到的温度范围；(5)将熔覆件装夹在卡盘夹具上，控温系统根据前述记载的温度范围控制加热装置的加热温度，对熔覆件进行动态控温，使熔覆件的整体温度维持在激光熔覆所达到的温度区间之间；(6)设定对应激光熔覆工艺参数，在熔覆件表面进行激光熔覆；(7)熔覆结束后，控温系统控制停止加热，并缓慢冷却至室温。本发明可减少熔覆裂纹的产生，提高熔覆质量和效果。

技术领域

本发明涉及一种基于热时效处理的激光熔覆工艺和装置，属于材料表面工程与激光技术应用领域。

背景技术

激光熔覆技术(Laser Cladding Technology)也叫激光包覆技术，具有热影响区小、稀释率低、冷却快及熔覆材料与基体形成冶金结合等特点，是一种新兴的快速成型技术，因而在航空航天、汽车制造、模具修复、医疗和化工等行业具有重要的应用价值。但是，熔覆层由于冷却不均匀出现残余拉应力；同时，在熔覆过程中由于基体受热不均，温度梯度大，形成温差，造成熔覆区域冷却收缩开裂，因而形成熔覆裂纹和气孔等缺陷，诱导产生大量残余拉应力。目前，这些不足之处限制了激光熔覆技术的实际应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于热时效处理的激光熔覆工艺与装置，适用于在熔覆过程中由于基体受热不均、温度梯度大、形成温差，造成熔覆区域冷却收缩开裂，因而形成熔覆裂纹，变形等熔覆缺陷的制造工艺，采用本发明基于热时效处理的激光熔覆工艺可实现在恒温环境下进行激光熔覆，解决以上问题，从而减少熔覆裂纹的产生，提高熔覆质量和效果。

为实现上述目的，本发明的第一方面提出一种基于热时效处理的激光熔覆工艺，包括以下步骤：

(1)将熔覆件和平板试样依次进行打磨、清洗和烘干处理；

(2)采用卡盘夹具将处理好的平板试样进行装夹，卡盘夹具下方设置加热装置，所述加热装置被设置通过一控温系统进行加热温度控制；

(3)将温度传感器置于平板试样待熔覆区域附近，用于检测熔覆温度；

(4)调节送粉器参数，进行金属粉末送粉测试，设定对应激光熔覆工艺参数，在平板试样上进行单道激光熔覆测试，并记录下对应熔覆工艺参数下的熔覆表面达到的温度范围，并将记录的温度范围反馈值所述控温系统；

(5)待平板试样冷却后取下，将熔覆件装夹在卡盘夹具上，控温系统根据前述记载的温度范围控制加热装置的加热温度，对熔覆件进行动态控温，使熔覆件的整体温度维持在激光熔覆所达到的温度区间之间；

(6)设定对应激光熔覆工艺参数，在熔覆件表面进行激光熔覆；

(7)熔覆结束后，控温系统控制停止加热，并缓慢冷却至室温。

根据本发明的第二方面还提出一种基于热时效处理的激光熔覆修复加工系统，包括激光熔覆系统、保护气系统、送粉系统、控温系统、温度反馈系统、加热系统、熔覆工作台以及控制系统；

所述控制系统连接至激光熔覆系统、保护气系统、送粉系统、控温系统、温度反馈系统以及加热系统，用于控制激光熔覆加工过程；

所述加热系统设置在熔覆工作台上，并位于熔覆工作台与卡盘夹具之间，所述卡盘夹具用于夹持熔覆件或者平板试样；

所述激光熔覆系统包括激光熔覆头、光纤、激光器以及光纤激光器控制器，光纤激光器控制器连接至控制系统，所述光纤激光器控制器用于驱动激光器发出激光束，经由光纤传导至激光熔覆头，对熔覆件或者平板试样表面铺设的粉末进行熔覆加工；

所述送粉系统具有至少一个送粉器，用于向熔覆件或者平板试样送粉；