本发明专利技术涉及一种激光熔覆与激光冲击复合形成激光锻打工艺的保护工装，包括惰性气体密封箱、气路系统和光路系统，惰性气体密封箱的上方开口处覆盖有密封膜，熔覆加工头穿过密封膜进入惰性气体密封箱内，惰性气体密封箱由机械手驱动相对于熔覆加工头移动；气路系统包括设在惰性气体密封箱上的进气孔、抽气罩、集气盒、洗气水箱和抽气电机，抽气罩上从下至上贯穿有若干抽气孔，进气孔和抽气孔均与惰性气体密封箱连通，集气盒分别与抽气孔和洗气水箱连通，抽气电机的进气端与洗气水箱连通，抽气电机的出气端与惰性气体密封箱连通；光路系统包括设在惰性气体密封箱内的光路调整镜片组，惰性气体密封箱一侧设有全透镜，光路调整镜片组与全透镜相对设置。与全透镜相对设置。与全透镜相对设置。
【技术实现步骤摘要】
激光熔覆与激光冲击复合形成激光锻打工艺的保护工装
[0001]本专利技术属于激光熔覆制造
，尤其涉及一种激光熔覆与激光冲击复合形成激光锻打工艺的保护工装。
技术介绍
[0002]激光熔覆是以同步送粉方式经气体载运输送合金粉末，经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，经快速熔化凝固过程，形成稀释度较低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了材料表面特定的性能的要求，又节约了大量的贵重元素。
[0003]激光冲击强化是通过高功率密度、短脉冲的激光通过透明约束层作用于金属表面所涂覆的能量吸收层，吸收层吸收激光能量迅速气化并几乎同时形成大量稠密的高温高压等离子体。该等离子体继续吸收激光能量急剧升温膨胀，然后爆炸形成高强度冲击波作用于金属表面。当冲击波的峰值压力超过材料的动态屈服强度时，材料发生塑性变形并在表层产生垂直于材料表面的压应力。激光作用结束后，由于冲击区域周围材料的反作用，其力学效应表现为材料表面获得较高的残余压应力。残余压应力会降低交变载荷中的拉应力水平，使平均应力水平下降，从而提高疲劳裂纹萌生寿命。同时残余压应力的存在，可引起裂纹的闭合效应，从而有效降低疲劳裂纹扩展的驱动力，延长疲劳裂纹扩展寿命。
[0004]如图1所示，激光熔覆与激光冲击复合形成锻打效应的原理示意图，通过将激光熔覆与激光冲击进行同步、同时复合加工，可以实现熔覆层400金属在处于熔融态时，即受到激光冲击作用，形成等效锻打效果，不但可实现改善覆层组织、细化晶粒的作用，还可实现优化覆层残余应力分布、延长覆层材料疲劳寿命的作用。为保证激光熔覆与激光冲击的激光束能够准确复合，设置激光熔覆激光束200的光斑与激光冲击激光束300的光斑交互重叠半个光斑，且为固定不随动，以实现激光熔覆的熔池处于熔融态且未凝固时，完成激光冲击以形成的锻打效果。被加工工件9的加工路径通过机器人夹持进行反向运动编程实现。
[0005]TC4等钛合金叶片及镁合金、铝合金叶片在激光锻打过程中，受与氧气接触影响，易产生覆层气孔、裂纹及剧烈燃烧等严重影响工件9性能及工艺过程的负面效应。因此，为防止金属材料与氧气反应，需提供惰性气体环境。因而在使用激光熔覆与激光锻打相结合进行叶片类工件9再制造时，研究适配该工艺过程的惰性气体保护工装成为工艺实现的重要保障。
[0006]如现有专利号为201911358500.1，专利名称为一种零件增材复合制造装置及方法，其具体公开了“成型室为密闭腔室，成型室内设置有惰性气体源，惰性气体源出气端连接至成型室内部，成型室内腔底面作为工作台面。激光熔融机械臂和激光喷丸机械臂均设置在成型室内壁上”。其具有如下缺陷：成型室空间较大，难以保持密闭，达不到惰性气体环境要求，且成型室内前期的氧气排空难度大。
技术实现思路
[0007]为解决现有技术存在的激光熔覆和激光冲击复合锻打的保护工装难以达到激光熔覆制造的环境条件要求的问题，本专利技术提供一种激光熔覆与激光冲击复合形成激光锻打工艺的保护工装。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下，一种激光熔覆与激光冲击复合形成激光锻打工艺的保护工装，包括：
[0009]惰性气体密封箱，所述惰性气体密封箱的上方具有开口，所述开口处通过卡扣连接件覆盖有密封膜，熔覆加工头穿过密封膜进入惰性气体密封箱内，所述惰性气体密封箱由机械手驱动相对于熔覆加工头移动；
[0010]夹具，所述夹具设置在惰性气体密封箱内，所述夹具用于装夹待激光锻打工件；
[0011]气路系统，所述气路系统包括设置在惰性气体密封箱上的进气孔、抽气罩、集气盒、洗气水箱和抽气电机，所述抽气罩上从下至上贯穿有若干抽气孔，所述进气孔和抽气孔均与惰性气体密封箱连通，所述集气盒分别与抽气孔和洗气水箱连通，所述抽气电机的进气端与洗气水箱连通，所述抽气电机的出气端与惰性气体密封箱的内部连通；
[0012]光路系统，所述光路系统包括设置在惰性气体密封箱内的光路调整镜片组，所述惰性气体密封箱的一侧设置有全透镜，所述光路调整镜片组与全透镜相对设置，所述光路调整镜片组用于调整激光冲击激光束；
[0013]以及调温系统，所述调温系统设置在惰性气体密封箱内，所述调温系统用调节惰性气体密封箱内的温度。
[0014]作为优选，所述集气盒与洗气水箱连通的管路上设置有单向阀和阀门进气口，所述集气盒、阀门进气口、单向阀和洗气水箱依次设置，所述阀门进气口处设置有进气阀门。在激光熔覆操作前，通过进气孔向惰性气体密封箱内通入惰性气体，同时，打开进气阀门，通过阀门进气口依次反向向集气盒、抽气孔和惰性气体密封箱内通入惰性气体，惰性气体将氧气从开口处赶出，当惰性气体密封箱内氧气含量达到要求后，通过卡扣连接件将密封膜密封在开口处，同时，关闭进气阀门，启动抽气电机，完成熔覆操作前的准备工作，可有效快速的排出惰性气体密封箱内的氧气，且排空气路系统内的氧气，进一步保证惰性气体密封箱内的惰性气体环境要求，氧气排出效率高。
[0015]作为优选，所述气路系统还包括吸气罩，所述吸气罩通过蛇形管设置在惰性气体密封箱上部，所述吸气罩和蛇形管依次与洗气水箱连通，所述蛇形管与洗气水箱连通的管路上也设置有所述单向阀和阀门进气口，所述蛇形管、阀门进气口、单向阀和洗气水箱依次设置。吸气罩很好的辅助抽气罩工作，其主要吸出惰性气体密封箱的上层气体，大大提高惰性气体密封箱内的排气效率和排气完全性。
[0016]作为优选，若干所述抽气孔从下至上依次分成三层设置；所述进气孔设置在惰性气体密封箱的下部；所述惰性气体密封箱内设置有氧分析仪。惰性气体密封箱内因激光熔覆与激光冲击复合锻打时，产生的粉尘和金属蒸汽从下至上蒸腾，抽气孔从下至上依次分成三层设置，每一层的抽气孔数量与阵列分布形式均依据粉尘与金属蒸汽升腾分布特征设置，并综合考虑抽气的效率和过程特点，上一层抽气孔均是下一层抽气孔的补充和保障，有利于及时且完全抽走粉尘和金属蒸汽会，提高惰性气体密封箱内的排气效率和排气完全性；氧分析仪便于实时监控惰性气体密封箱内的氧气含量。
[0017]作为优选，所述卡扣连接件包括压盖和若干压扣，所述密封膜的边缘位于压盖和惰性气体密封箱之间，所述压扣设置在压盖和惰性气体密封箱之间，若干所述压扣绕开口的四周均匀分布。卡扣连接件的结构简单可靠，便于操作。
[0018]进一步地，所述光路调整镜片组包括镜片a、镜片b和第一调节杆，所述第一调节杆转动设置在惰性气体密封箱内，所述镜片a和镜片b均活动设置在第一调节杆上，所述镜片a和镜片b上下相对设置；沿所述全透镜的长度方向设置有两组镜片a和镜片b。当激光熔覆和激光冲击复合锻打工件的背面(相对于全透镜位置)时，工件本身会遮挡全透镜照射过来的激光冲击激光束，导致激光冲击激光束无法精确的冲击锻打到正确的位置，根据锻打位置选择一组镜片a和镜片b，镜片a和镜片b上下相对设置类似于潜望镜，由镜片a接收从全透镜照射过来的激光冲击激光束，再由镜片b精确本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆与激光冲击复合形成激光锻打工艺的保护工装，其特征在于：包括：惰性气体密封箱(1)，所述惰性气体密封箱(1)的上方具有开口(11)，所述开口(11)处通过卡扣连接件(12)覆盖有密封膜，熔覆加工头(7)穿过密封膜进入惰性气体密封箱(1)内，所述惰性气体密封箱(1)由机械手(8)驱动相对于熔覆加工头(7)移动；夹具(2)，所述夹具(2)设置在惰性气体密封箱(1)内，所述夹具(2)用于装夹待激光锻打工件(9)；气路系统，所述气路系统包括设置在惰性气体密封箱(1)上的进气孔(31)、抽气罩(32)、集气盒(33)、洗气水箱(34)和抽气电机(35)，所述抽气罩(32)上从下至上贯穿有若干抽气孔(321)，所述进气孔(31)和抽气孔(321)均与惰性气体密封箱(1)连通，所述集气盒(33)分别与抽气孔(321)和洗气水箱(34)连通，所述抽气电机(35)的进气端与洗气水箱(34)连通，所述抽气电机(35)的出气端与惰性气体密封箱(1)的内部连通；光路系统，所述光路系统包括设置在惰性气体密封箱(1)内的光路调整镜片组(41)，所述惰性气体密封箱(1)的一侧设置有全透镜(42)，所述光路调整镜片组(41)与全透镜(42)相对设置，所述光路调整镜片组(41)用于调整激光冲击激光束(300)；以及调温系统，所述调温系统设置在惰性气体密封箱(1)内，所述调温系统用调节惰性气体密封箱(1)内的温度。2.根据权利要求1所述的激光熔覆与激光冲击复合形成激光锻打工艺的保护工装，其特征在于：所述集气盒(33)与洗气水箱(34)连通的管路上设置有单向阀(36)和阀门进气口(37)，所述集气盒(33)、阀门进气口(37)、单向阀(36)和洗气水箱(34)依次设置，所述阀门进气口(37)处设置有进气阀门(38)。3.根据权利要求2所述的激光熔覆与激光冲击复合形成激光锻打工艺的保护工装，其特征在于：所述气路系统还包括吸气罩(39)，所述吸气罩(39)通过蛇形管(391)设置在惰性气体密封箱(1)上部，所述吸气罩(39)和蛇形管(391)依次与洗气水箱(34)连通，所述蛇形管(391)与洗气水箱(34)连通的管路上也设置有所述单向阀(36)和阀门进气口(37)，所述蛇形管(391)、阀门进气口(37)、单向阀(36)和洗气水箱(34)依次设置。4.根据权利要求3所述的激光熔覆与激光冲击复合形成激光锻打工艺的保护工装，其特征在于：若干所述抽气孔(321)从下至上依次分成三层设置；所述进气孔(31)设置在惰性气体密封箱(1)的下部；所述惰性气体密封箱(1)内设置有氧分析仪(6)。5.根据权利要求1～4任一项所述的激光...
【专利技术属性】
技术研发人员：任维彬，吴瑞煜，吴鹏，张海，
申请(专利权)人：扬州镭奔激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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