一种损伤齿轮齿面激光3D打印修复方法技术

本发明专利技术公开了一种损伤齿轮齿面激光3D打印修复方法，首先采用大光斑激光束对清洗后的齿轮进行扫描预熔，消除齿轮上的疲劳裂纹；然后选定基准位置，采用图像识别方式检测齿轮轮廓形状，并在计算机上建立三维模型，与原设计图纸比对，确定各点的修复尺寸；然后采用3D激光打印机逐点打印，进行融覆修复，并对融覆后的齿廓进行图像识别检测，以确定下一轮融覆量，直至所有齿廓形状达到原设计尺寸。本发明专利技术的修复方法适用于齿轮疲劳裂纹、点蚀、断齿、齿面磨损等失效形式，通过激光预熔消除疲劳裂纹，通过逐点打印修复齿廓形状，不浪费融覆材料，且不需要后续的机械加工，提高修复效率且降低了齿轮修复成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及齿轮再制造
，尤其是一种损伤齿轮齿面的修复方法。
技术介绍
齿轮是机械领域重要的传动构件，齿轮失效的主要形式包括磨损、点蚀、断齿等，齿轮的常见修复工艺有堆焊、融覆、电弧沉积等方式。如申请号为201110326721.8的中国专利技术专利，其公开一种硬齿面齿轮及硬齿面齿轮修复工艺，包括前期处理阶段，预处理硬齿面齿轮，使硬齿面齿轮达到修复要求；修复阶段，使硬齿面齿轮表面形成熔覆层；加工阶段，加工经过修复阶段的硬齿面齿轮，使硬齿面齿轮达到修复标准。即是在经过预处理的齿轮上融覆合金材料，然后加工到原设计尺寸，从而降低硬齿面齿轮的报废率，提高企业的经济效益。虽然上述修复工艺能满足基本需要，但是采用该工艺修复后的齿轮均需进行机械加工，使修复部位达到设计尺寸，既增加了修复工作量，又浪费贵重的合金材料，使齿轮的修复成本增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种损伤齿轮齿面激光3D打印修复方法，该修复方法适用于各种形式的齿轮失效的修复，修复后不需要后续加工，既提高修复效率，又降低了修复成本。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是:一种损伤齿轮齿面激光3D打印修复方法，其特征在于:包括如下步骤:S1:清洗待修复齿轮，对于肉眼可见的断裂材料进行机械剥离；S2:将带修复齿轮安装到3D打印机上的夹具上，并安装相应的图像识别检测装置；S3:利用激光束对齿轮损伤部位进行扫描预熔，使齿轮损伤部位的微细疲劳裂纹融合；S4:旋转齿轮，利用图像识别检测装置检测齿轮齿廓形状，并在计算机上建立三维模型，通过计算机比对原始设计模型，确定齿廓各点修复量；S5:根据计算机确定的修复量利用3D激光打印机对齿轮损伤部位进行逐点融覆修复；S6:对融覆修复后的部位进行图像识别检测，确定每一点的下一轮修复量；S7:重复步骤S5、S6，直至齿廓形状达到原始设计尺寸。进一步地，所述步骤S7完成后，再利用激光束对齿廓表面进行微细修整，提高齿面表面质量。进一步地，所述步骤S3中激光束的参数为:激光光斑半径为0.3~3mm，激光脉冲宽度为5~30ms，激光功率密度为5~20X 10/m2，激光脉冲频率15~50HHz，扫描速度为1.5~8mm,具体参数取决于微裂纹最大深度和齿轮材料。本专利技术的有益效果是:上述修复方法适用于齿轮疲劳裂纹、点蚀、断齿、齿面磨损等失效形式，通过激光预熔消除疲劳裂纹，通过逐点打印修复齿廓形状，不浪费融覆材料，且不需要后续的机械加工，提高修复效率且降低了齿轮修复成本。【附图说明】下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。图1为本专利技术的齿轮修复时的安装示意图。 图2为本专利技术的流程图。图示中:1、齿轮；2、3D打印机；3、激光束；4、图像识别检测装置。【具体实施方式】如图1所示，本专利技术一种损伤齿轮齿面激光3D打印修复方法，包括如下步骤。S1:清洗待修复齿轮1，对于肉眼可见的断裂材料进行机械剥离，并将杂质污垢进行清洗干净。S2:将带修复齿轮I安装到3D打印机2上的夹具上，并安装相应的图像识别检测装置4，图像识别检测装置4与计算机相连。S3:利用激光束对齿轮损伤部位进行扫描预熔，使齿轮损伤部位的微细疲劳裂纹融合。扫描预熔时，激光的光斑半径为0.3~3mm,激光脉冲宽度为5~30ms，激光功率密度为5~20X10/m2，激光脉冲频率15~50HHz，扫描速度为1.5~8mm，具体参数取决于微裂纹最大深度和齿轮材料。S4:通过控制3D打印机上的夹具旋转齿轮，利用图像识别检测装置检测齿轮齿廓形状，并在计算机上建立三维模型，通过计算机比对原始设计模型，确定齿廓各点修复量。S5:根据计算机确定的修复量，利用3D激光打印机对齿轮损伤部位进行逐点融覆修复。S6:对融覆修复后的部位进行图像识别检测，确定每一点的下一轮修复量。S7:重复步骤S5、S6，直至齿廓形状达到原始设计尺寸。本实施例中，在上述步骤S7完成后，还可增加步骤S8:利用激光束对齿廓表面进行微细修整。通过此步骤的操作，可以提高齿面表面质量。最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对本专利技术保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本专利技术的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本专利技术技术方案的实质和范围。【主权项】1.一种损伤齿轮齿面激光3D打印修复方法，其特征在于:包括如下步骤: S1:清洗待修复齿轮，对于肉眼可见的断裂材料进行机械剥离； 52:将带修复齿轮安装到3D打印机上的夹具上，并安装相应的图像识别检测装置； 53:利用激光束对齿轮损伤部位进行扫描预熔，使齿轮损伤部位的微细疲劳裂纹融合； 54:旋转齿轮，利用图像识别检测装置检测齿轮齿廓形状，并在计算机上建立三维模型，通过计算机比对原始设计模型，确定齿廓各点修复量； 55:根据计算机确定的修复量利用3D激光打印机对齿轮损伤部位进行逐点融覆修复； 56:对融覆修复后的部位进行图像识别检测，确定每一点的下一轮修复量； 57:重复步骤S5、S6，直至齿廓形状达到原始设计尺寸。2.根据权利要求1所述的损伤齿轮齿面激光3D打印修复方法，其特征在于:所述步骤S7完成后，再利用激光束对齿廓表面进行微细修整。3.根据权利要求1或2所述的损伤齿轮齿面激光3D打印修复方法，其特征在于:所述步骤S3中激光束的参数为:激光光斑半径为0.3~3mm，激光脉冲宽度为5~30ms，激光功率密度为5~20X 10/m2，激光脉冲频率15~50HHz，扫描速度为1.5~8mm。【专利摘要】本专利技术公开了一种损伤齿轮齿面激光3D打印修复方法，首先采用大光斑激光束对清洗后的齿轮进行扫描预熔，消除齿轮上的疲劳裂纹；然后选定基准位置，采用图像识别方式检测齿轮轮廓形状，并在计算机上建立三维模型，与原设计图纸比对，确定各点的修复尺寸；然后采用3D激光打印机逐点打印，进行融覆修复，并对融覆后的齿廓进行图像识别检测，以确定下一轮融覆量，直至所有齿廓形状达到原设计尺寸。本专利技术的修复方法适用于齿轮疲劳裂纹、点蚀、断齿、齿面磨损等失效形式，通过激光预熔消除疲劳裂纹，通过逐点打印修复齿廓形状，不浪费融覆材料，且不需要后续的机械加工，提高修复效率且降低了齿轮修复成本。【IPC分类】C23C24/10, B33Y10/00, B22F3/105【公开号】CN105127421【申请号】CN201510554398【专利技术人】张永康, 顾永玉, 罗红平, 郭钟宁, 黄志刚, 张永俊 【申请人】广东工业大学【公开日】2015年12月9日【申请日】2015年9月1日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种损伤齿轮齿面激光3D打印修复方法, 其特征在于：包括如下步骤：S1：清洗待修复齿轮，对于肉眼可见的断裂材料进行机械剥离；S2：将带修复齿轮安装到3D打印机上的夹具上，并安装相应的图像识别检测装置；S3：利用激光束对齿轮损伤部位进行扫描预熔，使齿轮损伤部位的微细疲劳裂纹融合；S4：旋转齿轮，利用图像识别检测装置检测齿轮齿廓形状，并在计算机上建立三维模型，通过计算机比对原始设计模型，确定齿廓各点修复量；S5：根据计算机确定的修复量利用3D激光打印机对齿轮损伤部位进行逐点融覆修复；S6：对融覆修复后的部位进行图像识别检测，确定每一点的下一轮修复量；S7：重复步骤S5、S6，直至齿廓形状达到原始设计尺寸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张永康，顾永玉，罗红平，郭钟宁，黄志刚，张永俊，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44