局部粉床選區(qū)熔化的金屬零件修復裝置以及修復方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種局部粉床選區(qū)熔化的金屬零件修復裝置以及修復方法，用于金屬零件修復領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機零部件、金屬模具等工作環(huán)境惡劣，在服役一段時間后，由于磨損、腐蝕、高溫氣體沖刷燒蝕、高低周疲勞、外力破壞等出現(xiàn)損傷而無法繼續(xù)使用，零件將被判定為失效。零件在服役過程中產(chǎn)生的損傷多表現(xiàn)為尺寸超差、缺肉、裂紋等形式。損傷零件待修復區(qū)域多呈不規(guī)則形狀。零件制造過程中也容易出現(xiàn)誤加工現(xiàn)象，誤加工的損傷多表現(xiàn)為尺寸超差、加工錯位等形式。損傷零件的待修復區(qū)域多呈規(guī)則形狀。
[0003]對于這些不合格零件，更換起來費時費錢。一般來說，修復零件的成本僅為更新零件的20%，而且時間也相對較少，因此修復技術(shù)具有巨大的經(jīng)濟效益。零件的修復包括幾何性能(幾何形狀、尺寸精度)和力學性能(強度、韌性)的恢復。由于受到熱加工技術(shù)發(fā)展水平的局限，修復技術(shù)的發(fā)展相對較慢。傳統(tǒng)的工藝修復方法主要包括電鍍、熱噴涂(火焰、等離子或爆炸噴涂)、釬焊、鎢極惰性氣體保護焊(TIG焊)等，這些常規(guī)修復工藝在工業(yè)生產(chǎn)上獲得了廣泛的應(yīng)用。但同時各種方法自身也存在著一定局限性。例如，電鍍法中電鍍層厚度很薄0.3mm)，與基體結(jié)合差；熱噴涂表面粗糙，涂層孔隙率高，涂層與基體之間形成機械結(jié)合，使用一段時間后涂層易剝落；TIG焊通常會造成很大的熱影響區(qū)，零件修復后易產(chǎn)生較大的變形和應(yīng)力，對于裂紋敏感性材料還容易使零件本體開裂。
[0004]近年來，以高能密度激光為熱源的修復工藝有較快的發(fā)展。其主要包括激光添料焊接、等離子噴涂+激光重熔和同軸送粉激光熔敷。其中，基于同軸送粉激光熔敷技術(shù)最為有效。但是常規(guī)的激光熔敷技術(shù)本身只是一種表面強化和改性技術(shù)，只可用于修復一些沒有成形要求的表面缺陷。另外由于工藝的局限，這些技術(shù)的修復精度不高，且難于修復懸臂等復雜結(jié)構(gòu)，具有一定的應(yīng)用局限。
[0005]因此有必要設(shè)計一種局部粉床選區(qū)熔化的金屬零件修復裝置以及修復方法，以克服上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供了一種局部粉床選區(qū)熔化的金屬零件修復裝置以及修復方法，其可以實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)零件的高精度修復。
[0007]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
本發(fā)明提供一種局部粉床選區(qū)熔化的金屬零件修復裝置，包括局部鋪粉裝置和用于夾持待修復零件的電磁鐵夾具，所述局部鋪粉裝置和所述電磁鐵夾具均設(shè)置于一工作室內(nèi)；所述局部鋪粉裝置通過橫梁設(shè)置于導軌上，并可于所述電磁鐵夾具上方移動，其包括粉缸、送粉槽、刮板以及控制系統(tǒng)，所述送粉槽與所述粉缸連接，并固定于所述刮板的一側(cè)，所述控制系統(tǒng)用于控制所述送粉槽的送粉量；所述電磁鐵夾具包括電磁工作臺、電磁基板以及兩個金屬擋塊，所述電磁基板位于所述電磁工作臺的下方，兩個所述金屬擋塊設(shè)置于所述電磁工作臺上，待修復零件放置于所述電磁工作臺上，并由兩個所述金屬擋塊夾持住，所述電磁工作臺的正上方設(shè)有激光器，用于對待修復零件的選區(qū)進行激光融化。
[0008]進一步地，所述工作室連接有抽真空系統(tǒng)和保護氣系統(tǒng)。
[0009]進一步地，所述激光器與所述電磁工作臺之間設(shè)有保護鏡。
[0010]進一步地，所述刮板為陶瓷刮板。
[0011]本發(fā)明還提供一種局部粉床選區(qū)熔化的金屬零件修復裝置的修復方法，包括以下步驟:步驟一:用機加工的方法去除待修復零件受損部位，并加工出一個鋪粉的平臺；步驟二:建立需要重建部分的CAD模型，轉(zhuǎn)換得到STL文件，輸入至SLM設(shè)備中；步驟三:利用電磁鐵夾具固定該待修復零件；步驟四:采用局部鋪粉裝置對待修復零件的待修復部位進行局部鋪粉，并通過激光器進行選擇性激光熔化，逐層疊加鋪粉來修復零件；步驟五:取出修復好的零件，進行后處理。
[0012]進一步地，所述后處理為表面處理或熱處理。
[0013]進一步地，所述步驟四中的操作在氬氣環(huán)境下進行。
[0014]進一步地，所述電磁鐵夾具由電磁開關(guān)控制。
[0015]本發(fā)明具有以下有益效果:
所述局部粉床選區(qū)熔化的金屬零件修復裝置及修復方法采用磁鐵夾具固定待修復零件，并通過局部鋪粉裝置進行鋪粉，采用激光器進行選擇性激光熔化，從而完成零件的修復。通過上述裝置和方法可以完成高精度修復復雜結(jié)構(gòu)零件，同時保證修復的質(zhì)量好。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0017]圖1為本發(fā)明實施例提供的局部粉床選區(qū)熔化的金屬零件修復裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例提供的局部鋪粉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實施例提供的局部粉床選區(qū)熔化的金屬零件修復裝置另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0019]如圖1至圖3，本發(fā)明實施例提供一種局部粉床選區(qū)熔化的金屬零件修復裝置，包括局部鋪粉裝置和用于夾持待修復零件的電磁鐵夾具，所述局部鋪粉裝置和所述電磁鐵夾具均設(shè)置于一工作室內(nèi)(已圖示，未標號)。所述工作室連接有抽真空系統(tǒng)9和保護氣系統(tǒng)10，所述保護氣系統(tǒng)10可用于提供氬氣。
[0020]如圖1至圖3，所述局部鋪粉裝置通過橫梁12設(shè)置于導軌11上，并可于所述電磁鐵夾具上方移動，其包括粉缸2、送粉槽3、刮板I以及控制系統(tǒng)，所述送粉槽3與所述粉缸2連接，并固定于所述刮板I的一側(cè)，所述刮板I為陶瓷刮板I。所述控制系統(tǒng)用于控制所述送粉槽3的送粉量。
[0021]如圖1至圖3，所述電磁鐵夾具包括電磁工作臺8、電磁基板以及兩個金屬擋塊7，所述電磁基板位于所述電磁工作臺8的下方，兩個所述金屬擋塊7設(shè)置于所述電磁工作臺8上，待修復零件6放置于所述電磁工作臺8上，并由兩個所述金屬擋塊7夾持住。所述金屬擋塊7的尺寸和結(jié)構(gòu)是根據(jù)待修復零件6結(jié)構(gòu)和尺寸來確定的。所述電磁工作臺8的正上方設(shè)有激光器4，用于對待修復零件6的選區(qū)進行激光融化。其中，所述激光器4與所述電磁工作臺8之間設(shè)有保護鏡5。
[0022]如圖1至圖3，本發(fā)明實施例還提