CN110216371A - 损伤齿轮的激光锻造原位修复方法 - Google Patents

损伤齿轮的激光锻造原位修复方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110216371A
CN110216371A CN201910431529.1A CN201910431529A CN110216371A CN 110216371 A CN110216371 A CN 110216371A CN 201910431529 A CN201910431529 A CN 201910431529A CN 110216371 A CN110216371 A CN 110216371A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
gear
impact
layer
laser beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910431529.1A
Other languages
English (en)
Inventor
张永康
瞿祥明
林超辉
吴清源
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Radium Laser Technology Co Ltd
Original Assignee
Guangdong Radium Laser Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Radium Laser Technology Co Ltd filed Critical Guangdong Radium Laser Technology Co Ltd
Priority to CN201910431529.1A priority Critical patent/CN110216371A/zh
Publication of CN110216371A publication Critical patent/CN110216371A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/356—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by shock processing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

本发明公开损伤齿轮的激光锻造原位修复方法，属于齿轮再制造领域，包括以下步骤：根据逆向重构技术获取的模型，获得齿轮的修复方案；基于修复方案，运用激光熔覆与激光锻打结合以逐层修复齿轮的损伤位置；其中，逐层修复的过程中，利用计算机软件分析激光熔覆当前一层修复层温度场动态情况，通过计算当前一层修复层温度下降至锻造温度的时间t，获得冲击锻打激光束与熔覆激光束的光斑距离d，使得冲击激光束在与熔覆激光束光斑保持距离d后进行冲击锻造当前一层修复层。本发明考虑到修复层温度场动态情况以及不同激光束光斑的距离，以使得优化齿轮修复后的组织力学性能，提高修复效果，降低修复成本。

Description

损伤齿轮的激光锻造原位修复方法
技术领域
本发明涉及齿轮再制造领域，特别是涉及一种损伤齿轮的激光锻造原位修复方法。
背景技术
齿轮是机械领域的重要零部件，广泛应用于实际生产中。齿轮损伤形式主要包括磨损、胶合、变形、轮齿等。常见齿轮修复方法有堆焊、熔覆、电弧沉积、激光熔覆等工艺。申请号为CN201210351302.4的发明专利，涉及一种齿轮的激光熔覆修复工艺，修复齿轮尺寸符合设计要求，但是工艺复杂、效率低，同时无法消除激光熔覆过程中气孔、稀疏组织等缺陷的出现，机械性能较差；申请号为CN201710568505.1的发明专利，涉及损伤齿轮激光实时动态熔覆修复及应力调控系统及方法，修复过程快速、效率高，但是采用的光学红外耦合动态监测与测量系统易受温度和光线影响降低监测精度和准确度，没有兼顾修复过程对激光熔覆和激光冲击效果影响，也没有考虑温度对激光冲击锻造的影响。损伤修复后齿轮的晶粒较大，裂纹、气孔、稀疏组织等缺陷消除效果较差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种损伤齿轮的激光锻造原位修复方法，修复后齿轮晶粒细小、机械性能优良。
本发明所采用的技术方案是：
一种损伤齿轮的激光锻造原位修复方法，包括以下步骤：
根据逆向重构技术获取的模型，获得齿轮的修复方案；
基于修复方案，运用激光熔覆与激光冲击锻打结合以逐层修复齿轮的损伤位置；其中，逐层修复的过程中，利用计算机软件分析激光熔覆当前一层修复层温度场动态情况，通过计算当前一层修复层温度下降至锻造温度的时间t，获得冲击锻打激光束与熔覆激光束的光斑距离d，使得冲击激光束在与熔覆激光束光斑保持距离d后进行冲击锻造当前一层修复层。
作为本发明的进一步改进，定义当前一层激光熔覆的扫描速度为v，t与d的关系为，d=t×v。
作为本发明的进一步改进，进行激光熔覆前，根据损伤齿轮材质选择热匹配的修复粉末材料，通过当前一层修复层宽度与厚度确定当前一层激光熔覆参数和激光冲击参数。
作为本发明的进一步改进，激光熔覆的参数为，光斑直径0.3~4mm，激光能量500W-5000W，扫描速度1.5~10mm/s。
作为本发明的进一步改进，激光冲击的参数为：光斑直径4~8mm，脉冲宽度15~30ns，能量10~20J。
本发明的有益效果是：本发明通过激光冲击细化熔覆晶体结构，获得细小晶粒结构的锻造态组织，避免单纯激光熔覆后齿轮的热应力过大、晶粒粗大、变形开裂、气孔、缩孔等问题，而且本发明考虑到修复层温度场动态情况以及不同激光束光斑的距离，以使得优化齿轮修复后的组织力学性能，提高修复效果，降低修复成本。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1为修复时齿轮的示意图；
图2为修复方法的流程图。
具体实施方式
实施例中的激光冲击强化方法包括以下的步骤：
参考如图1和图2所示的损伤齿轮的激光锻造原位修复方法，包括以下步骤：
S1.分析损伤齿轮1失效形式，进行清洗处理，去除断裂部位材料，同时去除残渣、油污、锈蚀。
S2.将损伤齿轮1安装在激光锻造设备2的夹具上，配备相应的图像识别检测装置5，并连接图像识别检测装置5和计算机。
S3.通过图像识别方式检测损伤齿轮轮廓，在计算机上建立三维模型，与原始尺寸参数比较，确定损伤齿轮轮廓每层修复量，修复从与损伤齿轮相接触那层开始；由此即实施例根据逆向重构技术获取的模型，已经获得齿轮的修复方案。
S4. 基于已获得的修复方案，运用激光熔覆与激光冲击锻打结合以逐层修复齿轮的损伤位置，具体为：
根据损伤齿轮材质选择热匹配的修复粉末材料，通过当前一层修复层宽度与厚度确定当前一层激光熔覆参数和激光冲击参数，利用计算机软件分析激光熔覆当前一层修复层温度场动态情况，计算当前一层修复层温度下降至锻造温度的时间t，获得冲击激光束4与熔覆激光束3的光斑距离d，进行熔覆激光束3熔覆当前一层修复层其中定义当前一层激光熔覆的扫描速度为v，t与d的关系为，d=t×v。在此过程中，激光熔覆的参数为，光斑直径0.3~4mm，激光能量500W-5000W，扫描速度1.5~10mm/s；
激光熔覆的同时，冲击激光束4在与熔覆激光束3光斑保持距离d后进行冲击锻造当前一层修复层，细化晶粒结构，形成锻造态组织。在该过程中，激光冲击的参数为：光斑直径4~8mm，脉冲宽度15~30ns，能量10~20J。
S5.对激光锻造修复一层后的齿轮轮廓进行图像检测，确定下一层修复量，
S6.重复步骤S4和S5，直到修复齿轮轮廓符合原始尺寸参数。
以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制。

Claims (5)

1.一种损伤齿轮的激光锻造原位修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据逆向重构技术获取的模型，获得齿轮的修复方案；
基于修复方案，运用激光熔覆与激光冲击锻打结合以逐层修复齿轮的损伤位置；其中，逐层修复的过程中，利用计算机软件分析激光熔覆当前一层修复层温度场动态情况，通过计算当前一层修复层温度下降至锻造温度的时间t，获得冲击锻打激光束与熔覆激光束的光斑距离d，使得冲击激光束在与熔覆激光束光斑保持距离d后进行冲击锻造当前一层修复层。
2.根据权利要求1所述的损伤齿轮的激光锻造原位修复方法，其特征在于：定义当前一层激光熔覆的扫描速度为v，t与d的关系为，d=t×v。
3.根据权利要求1或2所述的损伤齿轮的激光锻造原位修复方法，其特征在于：进行激光熔覆前，根据损伤齿轮材质选择热匹配的修复粉末材料，通过当前一层修复层宽度与厚度确定当前一层激光熔覆参数和激光冲击参数。
4.根据权利要求3所述的损伤齿轮的激光锻造原位修复方法，其特征在于：激光熔覆的参数为，光斑直径0.3~4mm，激光能量500W-5000W，扫描速度1.5~10mm/s。
5.根据权利要求3所述的损伤齿轮的激光锻造原位修复方法，其特征在于：激光冲击的参数为：光斑直径4~8mm，脉冲宽度15~30ns，能量10~20J。
CN201910431529.1A 2019-05-22 2019-05-22 损伤齿轮的激光锻造原位修复方法 Pending CN110216371A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910431529.1A CN110216371A (zh) 2019-05-22 2019-05-22 损伤齿轮的激光锻造原位修复方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910431529.1A CN110216371A (zh) 2019-05-22 2019-05-22 损伤齿轮的激光锻造原位修复方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110216371A true CN110216371A (zh) 2019-09-10

Family

ID=67818131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910431529.1A Pending CN110216371A (zh) 2019-05-22 2019-05-22 损伤齿轮的激光锻造原位修复方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110216371A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102828182A (zh) * 2012-09-20 2012-12-19 丹阳宏图激光科技有限公司 齿轮的激光熔覆修复工艺
WO2013018114A1 (en) * 2011-08-03 2013-02-07 D.G. Weld S.R.L. Regeneration system for a forge die
CN106435567A (zh) * 2016-10-13 2017-02-22 广西大学 一种压缩机用轴瓦的激光熔覆修复方法
CN107150175A (zh) * 2017-07-13 2017-09-12 淮阴工学院 损伤齿轮激光实时动态熔覆修复及应力调控系统及方法
CN107262713A (zh) * 2017-05-08 2017-10-20 广东工业大学 一种光内同轴送粉激光冲击锻打复合加工成形装置及方法
CN107378251A (zh) * 2017-05-31 2017-11-24 广东工业大学 一种大型金属零件的去应力激光冲击锻打表面修复方法与装置
CN107475709A (zh) * 2017-06-05 2017-12-15 广东工业大学 双激光束熔敷成形冲击锻打复合增材制造方法
CN108754490A (zh) * 2018-05-25 2018-11-06 广东工业大学 高温合金小尺寸结构涡轮盘的损伤榫槽双激光锻造再制造修复装置及应用方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013018114A1 (en) * 2011-08-03 2013-02-07 D.G. Weld S.R.L. Regeneration system for a forge die
CN102828182A (zh) * 2012-09-20 2012-12-19 丹阳宏图激光科技有限公司 齿轮的激光熔覆修复工艺
CN106435567A (zh) * 2016-10-13 2017-02-22 广西大学 一种压缩机用轴瓦的激光熔覆修复方法
CN107262713A (zh) * 2017-05-08 2017-10-20 广东工业大学 一种光内同轴送粉激光冲击锻打复合加工成形装置及方法
CN107378251A (zh) * 2017-05-31 2017-11-24 广东工业大学 一种大型金属零件的去应力激光冲击锻打表面修复方法与装置
CN107475709A (zh) * 2017-06-05 2017-12-15 广东工业大学 双激光束熔敷成形冲击锻打复合增材制造方法
CN107150175A (zh) * 2017-07-13 2017-09-12 淮阴工学院 损伤齿轮激光实时动态熔覆修复及应力调控系统及方法
CN108754490A (zh) * 2018-05-25 2018-11-06 广东工业大学 高温合金小尺寸结构涡轮盘的损伤榫槽双激光锻造再制造修复装置及应用方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107150175B (zh) 损伤齿轮激光实时动态熔覆修复及应力调控系统及方法
CN104786003B (zh) 机体主轴承孔的修复方法
CN105127421A (zh) 一种损伤齿轮齿面激光3d打印修复方法
CN105154870B (zh) 一种金属零件应力控制3d打印再制造方法
CN101412176A (zh) 一种含微小裂纹的金属结构件激光冲击再制造方法
WO2007001435A3 (en) Adaptive machining and weld repair process
CN104043941B (zh) 一种液压缸报废导向套内孔表面的再制造加工工艺
CN103934631B (zh) 一种大型索塔钢锚箱加工方法
ZA200504409B (en) Homogeneous welding via pre-heating for high strength superalloy joining and material deposition.
CN114260547B (zh) 一种基于深度学习算法的窄间隙旋转电弧gtaw钨极位置纠偏方法
CN107931844A (zh) 一种叶轮掉块去应力激光冲击锻打再制造方法和装置
CN110102878A (zh) 轧机主轴扁头套内孔的cmt与激光熔覆复合修复方法
CN108754490A (zh) 高温合金小尺寸结构涡轮盘的损伤榫槽双激光锻造再制造修复装置及应用方法
CN110666341A (zh) 一种分叉尾喷管双激光束冲击锻打复合焊接方法与装置
CN105312834A (zh) 一种高温合金薄壁焊接机匣主体裂纹修复方法
CN102896459B (zh) 热连轧机组机架牌坊窗口轧制受力面在线修复方法
CN107695611A (zh) 一种无原始模型的失效模具快速修复方法
CN112404883A (zh) 一种实时精准液态微型锻造增材再制造方法及装置
CN110216371A (zh) 损伤齿轮的激光锻造原位修复方法
CN111438449A (zh) 一种核电厂法兰3d打印再制造工艺及系统
CN105583543A (zh) 一种扁头套r根的修复方法
CN107252972A (zh) 一种降低奥氏体不锈钢焊缝凝固裂纹的激光填丝焊接工艺
CN106312438A (zh) 阀门密封面检修工艺
CN101733570A (zh) 改进的焊接工艺
CN112496670A (zh) 一种铸件裂纹的非焊接修复工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190910