利用脉冲YAG激光现场修复大型工件的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用脉冲ＹＡＧ固体激光现场修复大型工件的方法，包括修复部位的清理、ＹＡＧ激光熔覆修复、机加复形三个工艺过程。由于利用脉冲激光熔覆技术，可采用较少的能量获得较深的修复，与国外同类产品相比功率更高；同时由于ＹＡＧ激光熔覆对非激光照射部位没有或影响极小，修复质量高；由于采用光纤将脉冲激光传输到修复部位，实现了现场激光熔覆修复和机加复形，缩短了修复周期，免除了装卸搬运工作风险，很大程度上节约了时间、人力、物力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工件修复技术，尤其涉及一种利用脉冲YAG激光熔覆技术现场修复大型工件的方法。
技术介绍
改革开放以来，国外大批的高精尖设备引入我国，许多重大工程装备造价十分昂贵，一旦出现损坏，使生产线中断。特别是进口设备，缺少备件，临时引进不仅价格昂贵，而且时间紧迫，不能保证及时生产，将造成重大的经济损失。因此，开展重大装备修复，发展快速、高效、精密的修复技术，不仅具有广阔的市场需求，而且具有重大的经济效益和社会效益。国内企业一般采用氩弧焊、电焊进行大型工件和模具的修复。在精度高、形状复杂的今天，传统的修复方法越来越表现出局限性1、大型工件和模具需要拆卸送到指定地点修复；2、往往造成不可预见的缺陷打边、气孔、沙眼等；3、工件和模具高温退火产生变形；4、生产效率低。激光熔覆修复技术是近十几年来发展的高新技术。激光填料修复是指在缺陷处预先填入特定焊料后用激光照射熔化，形成异种金属和相同金属之间的冶金结合，实现对工件和模具的缺陷、裂纹补给能量和物质使之愈合。在机器、设备的易磨损或易腐蚀部位，采用激光在其表面熔覆，具有耐磨、耐蚀、耐热等优异的性能的熔覆层，从而可以大大延长机器、设备的使用寿命在保证原零件尺寸和材料性能的条件下，对磨损的零件表面进行修复，实现废物的再利用。激光熔覆修复技术与传统的表面处理技术，如堆焊、喷镀、热喷涂、喷焊等技术相比，激光表面处理技术具有以下优点熔覆层与基体可以形成牢固的冶金结合，界面结合强度高；可以获得低稀释率的熔覆层；热影响区和热变形小使得工件变形小、自动化程度高；激光表面处理属于快速凝固过程，容易得到细晶组织或形成常规处理无法得到的新相等等。目前的激光熔覆技术采用高功率CO2激光设备，价格高，用户难以接受，设备庞大，很难直接在现场施工。由于脉冲YAG固体激光器的峰值功率完全可以达到高功率激光熔覆的要求，采用光纤技术直接将激光能量引至工件，这样在现场进行修复时，工件甚至可以不必拆卸。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用脉冲YAG固体激光现场大型工件的方法。本专利技术的目的可以通过以下措施实现一种利用脉冲YAG激光现场修复大型工件的方法，包括以下步骤①修复部位的清理用角磨机清理伤损部位形成V型凹槽、直到漏出金属本色；②激光熔覆修复将金属粉末预置在清理过的V型凹槽内，在惰性气体保护下采用光纤将脉冲YAG激光远距离传输到经清理的V型凹槽并进行平面扫描，逐点逐线激光熔覆直至获得熔覆截面；③机加复形利用打磨机修复工件的几何尺寸。所述脉冲YAG激光的频率为1～200Hz，脉宽0.3～20ms，脉冲电流为2～250A；所述脉冲YAG激光的焦距为1～200mm，光斑直径0.5～4mm；扫描速度1.1～5.0mm/s。所述金属粉末在清理凹槽内的铺粉厚度为1～1.5mm。所述的惰性保护气体为氩气，其流量为3～5L/min。本专利技术于现有技术相比具有以下优点1、本专利技术利用脉冲激光熔覆技术，可采用较少的能量获得较深的修复，与国外同类产品相比具有更高的功率；由于YAG激光熔覆对非激光照射部位没有或影响极小(一般为0.1～0.2mm)，因此，其热影响的区小工件热变形小，修复后无开裂现象，被修复的工件表面可以达到原基底材料的性能(熔覆层与基材的结合强度不低于原基材的90％，熔覆层的阻热与母材的组织非常接近，均为珠光体+铁素体组织不存在明显的组织差别，熔覆层及其界面组织致密，精粒细小，没有孔洞，夹杂、裂纹等缺陷；激光熔覆层可由多层组成。底层与基体浸润性好，结合强度高；中间层具有一定强度和硬度，抗裂性好；面层具有抗冲刷，耐磨损，和耐腐蚀等性能)，修复质量高。2、本专利技术利用YAG脉冲激光修复过程中，基体温度不超过40℃，激光加工后无热变形。3、本专利技术利用光纤将YAG脉冲激光传输到修复部位，实现了现场激光熔覆修复和机加复形，缩短了修复周期，免除了装卸搬运工作风险，很大程度上节约了时间、人力、物力。4、本专利技术的熔覆技术可控性好，易实现自动化控制。具体实施例方式1、修复部位的清理利用角磨机打磨清理伤损部位形成V型凹槽、使凹槽漏出金属本色。2、激光熔覆修复将金属粉末预置在清理过的V型凹槽内(铺粉厚度为1～1.5mm)，激光从加工头向下辐照；将带激光加工头的移动三角架工作台放置在需要焊补的工件上方，使用光纤将激光从激光工作主机导引至工作三脚架，采用X-Y工作台来实现平面扫描运动。具体做法是将激光头固定在X-Y工作台的悬臂上，使激光头随工作台一起做平面运动，实现对焊补部位逐点逐线的激光熔覆直至获得一个熔覆截面。其中激光熔覆的工艺参数为脉冲YAG激光的频率为1～200Hz，脉宽0.3～20ms，脉冲电流为1～250A；脉冲YAG激光的焦距为1～200mm，光斑直径0.5～4mm扫描速度1.1～5.0mm/s。为了使激光修复界面的性能，激光熔覆过程应在惰性气体的保护下进行。这里保护气体为氩气，其流量为3～5L/min。3、机加复形使用工厂现有的机械加工设备或油石打磨，恢复工件几何尺寸。权利要求1.一种利用脉冲YAG激光现场修复大型工件的方法，包括以下步骤①修复部位的清理用绞磨机打磨清理工件伤损部位形成V型凹槽、漏出金属本色；②激光熔覆修复将金属粉末预置在清理过的V型凹槽内，在惰性气体保护下采用光纤将脉冲YAG激光远距离传输到经清理的V型凹槽并进行平面扫描，逐点逐线激光熔覆直至获得熔覆截面；③机加复形利用打磨机修复工件的几何尺寸。2.如权利要求1所述利用脉冲YAG激光现场修复大型工件的方法，其特征在于所述脉冲YAG激光的频率为1～200Hz，脉宽0.3～20ms，脉冲电流为2～250A；所述脉冲YAG激光的焦距为1～200mm，光斑直径0.5～4mm；扫描速度1.1～5.0mm/s。3.如权利要求1所述利用脉冲YAG激光现场修复大型工件的方法，其特征在于所述金属粉末在清理凹槽内的铺粉厚度为1～1.5mm。4.如权利要求1所述利用脉冲YAG激光现场修复大型工件的方法，其特征在于所述的惰性保护气体为氩气，其流量为3～5L/min。全文摘要本专利技术提供了一种利用脉冲YAG固体激光现场修复大型工件的方法，包括修复部位的清理、YAG激光熔覆修复、机加复形三个工艺过程。由于利用脉冲激光熔覆技术，可采用较少的能量获得较深的修复，与国外同类产品相比功率更高；同时由于YAG激光熔覆对非激光照射部位没有或影响极小，修复质量高；由于采用光纤将脉冲激光传输到修复部位，实现了现场激光熔覆修复和机加复形，缩短了修复周期，免除了装卸搬运工作风险，很大程度上节约了时间、人力、物力。文档编号B23K26/34GK1923445SQ20061010453公开日2007年3月7日 申请日期2006年9月1日 优先权日2006年9月1日专利技术者陈培锋, 安兵 申请人:甘肃景程光电技术有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用脉冲ＹＡＧ激光现场修复大型工件的方法，包括以下步骤：①修复部位的清理：用绞磨机打磨清理工件伤损部位形成Ｖ型凹槽、漏出金属本色；②激光熔覆修复：将金属粉末预置在清理过的Ｖ型凹槽内，在惰性气体保护下采用光纤将脉冲ＹＡＧ激 光远距离传输到经清理的Ｖ型凹槽并进行平面扫描，逐点逐线激光熔覆直至获得熔覆截面；③机加复形：利用打磨机修复工件的几何尺寸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培锋，安兵，
申请(专利权)人：甘肃景程光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]