一種鋁合金導向葉片缺陷的激光快速修復裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術屬于激光快速修復技術領域，特別是涉及一種鋁合金導向葉片缺陷的激光快速修復裝置，其特征是：包括工控計算機、機器人控制柜、光纖激光器、送粉器、機器人本體、相機和激光測距傳感器、激光光路單元、同軸送粉噴嘴、工作臺、氬氣瓶，其中，工控計算機與相機和激光測距傳感器通過電纜線連接，工控計算機通過以太網線與機器人控制柜連接，機器人控制柜通過電纜線與機器人本體連接，機器人控制柜通過I/O端口與光纖激光器的I/O端口連接，機器人控制柜通過電纜線與送粉器連接，光纖激光器通過傳導光纖與激光光路單元連接。它種效率高、可靠性好、修復件質量穩定。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于激光快速修復
，特別是涉及ー種鋁合金導向葉片缺陷的激光快速修復裝置。
技術介紹
鋁及鋁合金具有強度高、耐腐蝕性好等優點，是航天、航空和石油化工等エ業領域廣泛使用的材料。作為鋁合金材料的ー種應用，鋁合金葉片在加工和使用過程中可能出現各種損傷，如點缺陷、線缺陷、塊缺陷，一般點、線缺陷主要集中在葉片表面，而葉片頂端面容易出現氣蝕導致的掉塊缺陷。如果直接報廢上述帶有缺陷的葉片零件將會造成很大的浪費，為此專家們提出了對缺陷葉片修復的各種方法，如激光熔覆、真空釬焊、真空涂層法、鎢極惰性氣體保護焊(TIG)和等離子體熔覆修復等方法。其中，激光熔覆修復技術具有熱輸入量少、熱影響區小、熔覆層組織細小、易于實現自動化等優點，因此使用激光熔覆的方法來修復葉片等零部件比其它的方法具有更大的優勢。激光熔覆亦稱激光包覆或激光熔敷，是ー種新的表面改性技術。它通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成與其為冶金結合的添料熔覆層。激光熔覆按熔覆材料的供給方式大概可分為兩大類，即預置式激光熔覆和同步式激光熔覆。預置式激光熔覆是將熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束輻照掃描熔化，熔覆材料以粉、絲、板的形式加入，其中以粉末的形式最為常用。同步式激光熔覆則是將熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同時完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用線材或板材進行同步送料。激光熔覆成套設備一般由激光器、冷卻機組、送粉機構、加工工作臺與數控系統等部分組成。激光熔覆在燃氣輪機熱端部件修復上的運用應首推GE公司，該公司在1990年采用5kw C02激光加工熱層堆焊接長修復了高壓渦輪葉片的葉尖，并稱為該公司十大新技術之一。后來美國的Liburdi Engineering Limited也在JT8D發動機轉子葉片的葉尖與葉冠修復上，研究發展了一套高自動化的激光熔敷系統。德國馬達和燃氣輪機聯合公司(MTU)維修公司與漢諾威激光研究中心，發展了激光熔覆堆焊技術用于渦輪葉片冠部阻力面的硬面敷層或恢復幾何尺寸。美國Westinghouse公司用該技術修復長I. 2m的蒸汽機葉片前端的水蝕。Pratt& Whitney公司用6kW激光器，在鎳基合金汽輪機葉片上成功熔覆鈷基合金。目前對葉片缺陷的修復過程是首先通過夾具將待修復葉片固定在工作臺上，然后通過人工操作數控系統對待修復區域進行試教，然后確定修復運動軌跡和修復エ藝參數，并編制程序，最后進行葉片的實際修復，該過程主要靠操作人員來判斷試教位置，針對相同類型的缺陷(例如點缺陷、線缺陷等)，毎次都必須重復，效率低、可靠性低、修復件的質量穩定性差是存在的主要問題。目前由人工試教進行激光修復葉片缺陷是普遍采用的做法，使用該方法修復葉片的質量主要由操作人員的水平和經驗等因素決定，對于單件小批量葉片的修復任務，該方法勉強能夠勝任；而對于大批量，尤其是大批量同類型葉片缺陷的修復任務而言，這種方法存在的問題就比較突出，主要是修復效率低下，修復質量穩定性差，整體修復的可靠性不高，受人為因素影響較大，不利于大批量修復。而對于鋁合金導向葉片來說，由于原材料以及現有加工エ藝的問題，常常導致零件上存在點狀和線狀缺陷，根據實驗發現對于點狀以及長度不大于30_的線狀缺陷比較適合采用激光修復的方法進行解決，這類帶有缺陷的葉片占到 葉片生產總量的10%左右，具有較大的批量。
技術實現思路
本技術針對大批量鋁合金導向葉片點狀、線狀缺陷問題，提供一種效率高、可靠性好、修復件質量穩定的ー種鋁合金導向葉片缺陷的激光快速修復裝置。本技術的目的是這樣實現的，一種子鋁合金導向葉片缺陷的激光快速修復設備，其特征是至少包括エ控計算機、機器人控制柜、光纖激光器、送粉器、機器人本體、相機和激光測距傳感器、激光光路単元、同軸送粉噴嘴、工作臺、氬氣瓶，其中，エ控計算機與相機和激光測距傳感器通過電纜線連接，エ控計算機通過以太網線與機器人控制柜連接，機器人控制柜通過電纜線與機器人本體連接，機器人控制柜通過I/o端ロ與光纖激光器的I/o端ロ連接，機器人控制柜通過電纜線與送粉器連接，光纖激光器通過傳導光纖與激光光路單元連接，將光纖激光器產生的激光束傳輸給激光光路単元；送粉器與同軸送粉噴嘴通過管道連接，氬氣瓶通過輸氣管與送粉器連接，氬氣瓶通過輸氣管與同軸送粉噴嘴連接；相機和激光測距傳感器與激光光路単元通過法蘭盤連接在一起。激光光路単元與同軸送粉噴嘴通過螺紋機械連接在一起。激光光路単元與機器人本體機械連接在一起，激光光路系統通過法蘭盤與機器人操作臂末端連接。本技術的優點是采用視覺引導的鋁合金導向葉片的激光快速修復方法，克服了傳統人工試教方法的諸多弊端。使用人工試教的方法，修復ー個點缺陷，其中人工試教機器人對刀就需要3飛分鐘，而采用視覺引導的智能化激光修復過程，一個缺陷的對刀過程僅需要十幾秒，平均一個葉片上面有61處缺陷，則采用視覺引導的修復方法修復整個葉片的時間比人工試教方法修復ー個缺陷的時間還要短，大大提高了鋁合金導向葉片的激光修復效率。采用人工試教的方法，修復鋁合金導向葉片的一次成功率為92. 3%，通過采用視覺引導的自動化修復，一次修復成功率可以達到99. 6%，修復質量穩定性高，基本不需要進行二次修復工作，大大節省了修復時間，提高了生產效率，節約了機時和成本。附圖說明下面結合實施例附圖對本技術作進ー步說明圖I基于視覺引導的激光快速修復設備構成圖。圖中，I.エ控計算機；2.機器人控制柜；3.光纖激光器；4.送粉器；5.機器人本體；6.相機和激光測距傳感器；7.激光光路単元；8.同軸送粉噴嘴；9.工作臺；10.氬氣瓶。具體實施方式如圖I所示，ー種鋁合金導向葉片缺陷的激光快速修復裝置，エ控計算機I、機器人控制柜2、光纖激光器3、送粉器4、機器人本體5、相機和激光測距傳感器6、激光光路單元7、同軸送粉噴嘴8、工作臺9、氬氣瓶10，其中，エ控計算機I與相機和激光測距傳感器6通過電纜線連接，相機拍攝的鋁合金導向葉片缺陷圖片將通過該電纜線傳輸給エ控計算機1，激光測距傳感器測量得到的缺陷位置距離信息通過電纜線傳輸給エ控計算機I ;エ控計算機I通過以太網線與機器人控制柜2連接，エ控計算機I通過以太網線可以實現對機器人控制柜2內部信息的獲取和修改；機器人控制柜2通過電纜線與機器人本體5連接，實現對機器人本體的控制；機器人控制柜2通過I/O端ロ(即機器人通用輸出OUTPUT端ロ)與光纖激光器3的I/O端ロ(即光纖激光器外部控制輸入端ロ INPUT端ロ)連接，實現機器人控制柜2對光纖激光器3開/關、激光能量大小等的控制；機器人控制柜2通過電纜線與送粉器4連接，機器人控制柜2輸出24V/0V信號，從而控制送粉器4開/關，機器人控制柜2通過輸出OV到IOV模擬信號控制送粉器4電機轉速，實現對送粉量大小的控制；3光纖激光器3通過傳導光纖與激光光路単元7連接，將光纖激光器產生的激光束傳輸給激光光路 単元7 ;送粉器4與同軸送粉噴嘴8通過管道連接，實現將送粉器4中的金屬粉末傳輸到同軸送粉噴嘴內；氬氣瓶10通過輸氣管與送粉器4連接，為送粉器提供一定壓カ的穩定氣源；氬氣瓶10通過輸氣管與同本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋁合金導向葉片缺陷的激光快速修復裝置，其特征是：至少包括：工控計算機（1）、機器人控制柜（2）、光纖激光器（3）、送粉器（4）、機器人本體（5）、相機和激光測距傳感器（6）、激光光路單元（7）、同軸送粉噴嘴（8）、工作臺（9）、氬氣瓶（10），其中，工控計算機（1）與相機和激光測距傳感器（6）通過電纜線連接，工控計算機（1）通過以太網線與機器人控制柜（2）連接，機器人控制柜（2）通過電纜線與機器人本體（5）連接，機器人控制柜（2）通過I/O端口與光纖激光器（3）的I/O端口連接，機器人控制柜（2）通過電纜線與送粉器（4）連接，光纖激光器（3）通過傳導光纖與激光光路單元（7）連接，將光纖激光器產生的激光束傳輸給激光光路單元（7）；送粉器（4）與同軸送粉噴嘴（8）通過管道連接，氬氣瓶（10）通過輸氣管與送粉器（4）連接，氬氣瓶（10）通過輸氣管與同軸送粉噴嘴（8）連接；相機和激光測距傳感器（6）與激光光路單元（7）通過法蘭盤連接在一起。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬良，林鑫，陳靜，薛蕾，楊海歐，譚華，黃衛東，
申請(專利權)人：西安鉑力特激光成形技術有限公司，
類型：實用新型
國別省市：