CN105603416A - 一种齿轮修复装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮修复装置，包括一夹紧装置、托架和底座，底座的边缘上端安装有一立柱，所述立柱的上端位于立柱右侧面设有一悬臂，所述悬臂呈左高右低的倾斜结构，悬臂的末端设有一支撑柱，位于悬臂中间处设有一升降光头，所述升降光头包括活动连接在悬臂上的支架，支架的下端面安装有调整套筒，所述调整套筒的下端安装有遮光部件，所述升降光头的正下方底座上安装有一工作台，所述工作台的侧部设置有夹紧装置，所述工作台底部与底座之间设置有可移动装置。本发明充分利用3KW横流CO2激光器发出的高功率密度的激光，结合镍基合金粉末，在氮气的保护下对齿轮齿部损伤部位进行修复，达到冶金结合的目的。

Description

一种齿轮修复装置

技术领域

本发明涉及一种齿轮修复装置。

背景技术

目前，大多数齿轮由于载荷过大以及不正确的操作引起损坏，国内的厂家一般有三种选择：一是发往原产地维修；二是报废重新买新产品；三用传统的堆焊工艺修补。如果选择一、二种方式，不仅运输时间比较长，增加成本，还减少生产量。选择三会在一定程度上解决些问题，但风险是很大。因为传统的堆焊一般是指火电焊和氩弧焊等，它们自身就存在难以避免的焊接缺陷问题：所谓焊接缺陷，就是使焊接接头金属性能变坏。焊接缺陷可分为外部缺陷与内部缺陷两大类。外部缺陷主要包括焊缝外形尺寸不符合要求，存在，并且会出现咬边、弧坑、表面气孔，严重时，会出现咬边、烧穿等，这些缺陷的存在，影响结构的安全使用。内部缺陷主要体现为焊缝接头内部缺陷，焊缝接头内部缺陷以裂纹、未焊透、夹渣、未熔合、气孔、接头金属组织缺陷的形成表现出来，它们会严重降低焊缝的承载能力。

由于齿轮的工作环境是十分恶劣的.传统的堆焊的这些焊接缺陷必会给厂家带来巨大的风险。花了大量的金钱和精力，不但齿轮没有修好，反而还会对设备和操作员的生命健康带来巨大的威胁。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种齿轮激光修复工艺，该工艺不仅可以有效的减少因热效应给齿轮整体带来的整体退火和焊接缺陷使堆焊组织和刀体结合不牢等问题，而且还可以为齿轮提供新合金组织，使齿轮的整体的性能得到良好的改善，提高盘齿轮的耐磨、抗冲击、耐腐等性能的齿轮修复装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种齿轮修复装置，包括一夹紧装置、托架和底座，底座的边缘上端安装有一立柱，所述立柱的上端位于立柱右侧面设有一悬臂，所述悬臂的呈左高右低的倾斜结构，悬臂的末端设有一支撑柱，所述支撑柱与悬臂间垂直，支撑柱的底部与底座上端面连接，位于悬臂中间处设有一升降光头，所述升降光头包括活动连接在悬臂上的支架，支架的下端面安装有调整套筒，所述调整套筒的下端安装有遮光部件，所述升降光头的正下方底座上安装有一工作台，所述工作台凸起于底座上端，所述工作台的侧部设置有夹紧装置，所述工作台底部与底座之间设置有可移动装置。

作为优选的技术方案，所述夹紧装置包括设置在工作台相对两侧的尾架和偏心夹具，所述偏心夹具的一端安装一连杆，所述偏心夹具通过连杆活动安装于立柱上，偏心夹具与尾架相对设置。

作为优选的技术方案，所述支架内自上而下依次安装有一反射镜和一聚焦镜，所述聚焦镜位于调整套筒的上端，所述支架的下部安装有送粉调节装置，送粉管与送粉调节装置连接。

一种齿轮激光修复工艺，主要包含以下工序：

步骤一、选用合适的高效激光发生器和齿轮修复装置；

步骤二、将受损的齿轮体放置到工作台上，并通过夹紧装置和卡盘将齿轮固定，保证齿轮的受损部位面朝上，同时，将送粉管与送粉装置连接；

步骤三、开启高效激光发生器，并低功率预热10min后，使激光束通过升降光头的导光，发射到齿轮上；

步骤四、通过调整升降光头在悬臂左右的位置、工作台的前后位置以及升降光头的上下位置，保证激光束的位置和光斑大小符合加工要求，也保证送粉管的管口位置始终对准激光束与齿轮表面作用形成的熔池位置；

步骤五、调节激光器的功率和调节送粉器的送粉量，直到在光滑的熔层表面出现少量的合金粉；

步骤六、合金粉末在熔池中堆积，将齿轮体的受损部位修复，修复完成后，采用磨床精磨，回复齿轮原有的几何尺寸。

作为优选的技术方案，所述高效激光发生器为3KW横流CO2激光器，其所发出波长为10.6μm的激光。

作为优选的技术方案，所述合金粉末为镍基合金粉末；氮气为纯度为99.99％的高纯氮气。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明充分利用3KW横流CO2横流激光器发出的高功率密度的激光，结合镍基合金粉末，在氮气的保护下对齿轮刀体损伤部位进行修复，达到冶金结合的目的。

由于采用激光熔覆工艺可以达到较高的硬度、较高的耐磨性能、耐腐蚀、耐高温抗冲击的能力，熔覆层与基体是冶金结合的，提供新合金组织，故结合牢固，不易脱落，可靠性远高于传统的火电焊工艺，同时避免了火电焊工艺造成的内部缺陷，大大的提升刀体的使用寿命，降低成本。

一些进口的齿轮因撞刀而产生的较大损伤，该工艺不但可以使齿轮修旧如新，恢复原尺寸，而且还可以加固某些部位，延长齿轮的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例的齿轮修复装置的结构示意图；

图2为齿轮修复装置的使用状态图。

图中：1-底座；2-立柱；3-悬臂；4-偏心夹具；5-升降光头；6-尾架；7-送粉管；8-齿轮体；9-托架；60-支架；61-反射镜；62-聚焦镜；63-调整套筒；64-遮光部件；65-送粉调节装置

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例。

如图1和图2所示，齿轮激光修复开始前，首先要选用合适的修复工具。在本实施例中，根据修复工艺的需要，选用高效激光发生器和齿轮修复装置。高效激光发生器为3KW横流CO₂激光器，其所发出波长为10.6μm的激光。齿轮修复装置包括底座1，底座1的边缘位置设置有立柱2，立柱2的上部设有悬臂3。悬臂3上安装有升降光头5，升降光头的下部安装有送粉管7。位于升降光头5正下方的底座1上设置有托架9，托架9的侧部设置有夹紧装置。托架9底部与底座1之间设置有可移动装置。可移动装置的选择有多种，只要能实现移动，都在本发明的保护范围内，由此选择有多种，就不在次一一列举说明。

升降光头5包括活动连接在悬臂上的支架60，支架60的下端面上安装有调整套筒63，调整套筒63的下端安装有遮光部件64。调整套筒63可以调节上下位置关系，保证修复时升降光头5处于最佳位置。

夹紧装置包括设置在底座1相对两侧的尾架6和偏心夹具4，偏心夹具4活动安装在立柱2上。利用偏心夹具4和尾架6及托架9的共同作用，可以将齿轮件固定。

支架60内自上而下依次安装有发射镜61和聚焦镜62，通过发射镜61和聚焦镜62的发射和聚焦，使激光束照射到受损部位。

支架60的下部安装有送粉调节装置65。一般情况下，送粉调节装置安装在调节套筒63的下部。送粉管7与送粉调节装置65连接，这样就可以保证送粉管的管口位置对准激光束与齿轮表面的位置。

齿轮激光修复工艺，包含以下工序：

1)选用合适的高效激光发生器和齿轮修复装置。

2)将受损的齿轮放置到工作台上，并通过夹紧装置将齿轮固定，保证齿轮的受损部位面朝上，同时，将送粉管与送粉装置连接。

在本工序中，送粉装置中包括送粉器和氮气瓶，送粉器使用的合金粉是镍基合金粉末，氮气瓶中的氮气为纯度为99.99％的高纯氮气。

3)开启高效激光发生器，并低功率预热10min后，使激光束通过升降光头的导光，最后照射到齿轮体上。在这个过程中，激光束先是通过发射镜发射，再通过聚焦镜聚焦，最后才照射到齿轮体。

4)调整升降光头在悬臂左右的位置，即调节X轴方向，使激光束在垂直与纸面方向的位置上与齿轮损伤处重合；调整工作台的前后位置，即调节Y轴方向，使激光束可直接射进齿轮的损伤部位；调整升降光头的上下位置，调节Z轴方向，使得激光束在工件表面形成的光斑大小符合加工要求。这样就保证激光束的位置和光斑大小符合加工要求，也保证送粉管的管口位置始终对准激光束与齿轮表面作用形成的熔池位置。

5)调节激光器的功率和调节送粉器的送粉量，直到在光滑的熔层表面出现少量的合金粉堆积。

6)合金粉在熔池中堆积，将齿轮体8的受损部位修复；修复完成后，经车磨等后续加工可回复齿轮原有的几何尺寸。

修复过程中，最重要的是同步送粉，即在激光束修复齿轮受损部位的同时，安装在送粉调节装置上的送粉管的管头永远是对准激光束与工件表面作用形成熔池的位置。

同理，合金粉在激光修复的过程中一直是指向激光束在受损部位的工作地，随着激光束的前行，从而形成合金熔覆层。在修复过程中，熔覆后的横截面的最上面的是合金熔覆层，合金熔覆层与刀体基体的过度区域为冶金结合部位，再往下就是热影响区域。由于激光修复工艺产生的热影响对齿轮的整体影响较小，所以激光修复工艺是较理想的齿轮的修复工艺。

由于采用激光熔覆工艺可以达到较高的硬度、较高的耐磨性能、耐腐蚀、耐高温抗冲击的能力，熔覆层与基体是冶金结合的，提供新合金组织，故结合牢固，不易脱落，可靠性远高于传统的火电焊工艺，同时避免了火电焊工艺造成的内部缺陷，大大的提升刀体的使用寿命，降低成本。

一些进口的齿轮因撞刀而产生的较大损伤，该工艺不但可以使齿轮修旧如新，恢复原尺寸，而且还可以加固某些部位，延长齿轮的使用寿命。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种齿轮修复装置，其特征在于：包括一夹紧装置、托架和底座，底座的边缘上端安装有一立柱，所述立柱的上端位于立柱右侧面设有一悬臂，所述悬臂呈左高右低的倾斜结构，悬臂的末端设有一支撑柱，所述支撑柱与悬臂间垂直，支撑柱的底部与底座上端面连接，位于悬臂中间处设有一升降光头，所述升降光头包括活动连接在悬臂上的支架，支架的下端面安装有调整套筒，所述调整套筒的下端安装有遮光部件，所述升降光头的正下方底座上安装有一工作台，所述工作台凸起于底座上端，所述工作台的侧部设置有夹紧装置，所述工作台底部与底座之间设置有可移动装置。

2.根据权利要求1所述的齿轮修复装置，其特征在于：所述夹紧装置包括设置在工作台相对两侧的尾架和偏心夹具，所述偏心夹具的一端安装一连杆，所述偏心夹具通过连杆活动安装于立柱上，偏心夹具与尾架相对设置。

3.根据权利要求1所述的齿轮修复装置，其特征在于：所述支架内自上而下依次安装有一反射镜和一聚焦镜，所述聚焦镜位于调整套筒的上端，所述支架的下部安装有送粉调节装置，送粉管与送粉调节装置连接。

4.一种齿轮激光修复工艺，其特征在于：主要包含以下工序：

步骤一、选用合适的高效激光发生器和齿轮修复装置；

步骤二、将受损的齿轮体放置到工作台上，并通过夹紧装置和卡盘将齿轮固定，保证齿轮的受损部位面朝上，同时，将送粉管与送粉装置连接；

步骤三、开启高效激光发生器，并低功率预热10min后，使激光束通过升降光头的导光，发射到齿轮上；

步骤四、通过调整升降光头在悬臂左右的位置、工作台的前后位置以及升降光头的上下位置，保证激光束的位置和光斑大小符合加工要求，也保证送粉管的管口位置始终对准激光束与齿轮表面作用形成的熔池位置；

步骤五、调节激光器的功率和调节送粉器的送粉量，直到在光滑的熔层表面出现少量的合金粉；

步骤六、合金粉末在熔池中堆积，将齿轮体的受损部位修复，修复完成后，采用磨床精磨，回复齿轮原有的几何尺寸。

5.根据权利要求4所述的齿轮激光修复工艺，其特征在于：所述高效激光发生器为3KW横流CO2激光器，其所发出波长为10.6μm的激光。

6.根据权利要求4所述的齿轮激光修复工艺，其特征在于：所述合金粉末为镍基合金粉末；氮气为纯度为99.99％的高纯氮气。