一种齿轮激光熔覆修复方法pdf

2026-09-26 01:35:00

　　

　　本发明公开了一种齿轮激光熔覆修复方法，包括以下步骤：修复齿轮断齿处形成初始面；计算熔覆层数以及每个熔覆层的标定高度；从初始面开始进行逐层熔覆加工，熔覆加工包括以下步骤：通过激光熔覆，成形出一层基础熔覆结构；对该层基础熔覆结构进行加工使其高度达到该层数对应的熔覆层标定高度要求。通过对每层的基础熔覆结构进行进一步加工，即使单层的基础熔覆结构的高度误差较大，进一步加工之后每一个熔覆层的实际高度都趋近其标定高度、精度较高，修复后期不易出现光斑分散的问题，修复质量较好。

　　(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 114686878 A (43)申请公布日 2022.07.01 (21)申请号 4.9 (22)申请日 2022.03.07 (71)申请人 汕头大学 地址 515063 广东省汕头市大学路汕头大 学 (72)发明人 来佑彬岳雯雯王奉涛陆家贤 (74)专利代理机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 44205 专利代理师 谢泳祥 (51)Int.Cl. C23C 24/10 (2006.01) B23P 6/00 (2006.01) 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 (54)发明名称 一种齿轮激光熔覆修复方法 (57)摘要 本发明公开了一种齿轮激光熔覆修复方法， 包括以下步骤：修复齿轮断齿处形成初始面；计 算熔覆层数以及每个熔覆层的标定高度；从初始 面开始进行逐层熔覆加工，熔覆加工包括以下步 骤：通过激光熔覆，成形出一层基础熔覆结构；对 该层基础熔覆结构进行加工使其高度达到该层 数对应的熔覆层标定高度要求。通过对每层的基 础熔覆结构进行进一步加工，即使单层的基础熔 覆结构的高度误差较大，进一步加工之后每一个 熔覆层的实际高度都趋近其标定高度、精度较 高，修复后期不易出现光斑分散的问题，修复质 量较好。 A 8 7 8 6 8 6 4 1 1 N C CN 114686878 A 权利要求书 1/1页 1.一种齿轮激光熔覆修复方法，其特征在于，包括以下步骤： 修复齿轮断齿处形成初始面； 计算熔覆层数以及每个熔覆层的标定高度； 从初始面开始进行逐层熔覆加工，所述熔覆加工包括以下步骤： 通过激光熔覆，成形出一层基础熔覆结构； 对该层基础熔覆结构进行加工使其高度达到该层数对应的熔覆层标定高度要求。 2.根据权利要求1所述的齿轮激光熔覆修复方法，其特征在于：对基础熔覆结构进行加 工的方式为用铣刀进行铣削加工。 3.根据权利要求2所述的齿轮激光熔覆修复方法，其特征在于：熔覆加工时，成形出一 层基础熔覆结构后进行高度调节，高度调节后对该层基础熔覆结构进行加工；高度调节的 方式为铣刀、激光器和送粉器同时提升当前熔覆层的标定高度，或齿轮下降当前熔覆层的 标定高度。 4.根据权利要求3所述的齿轮激光熔覆修复方法，其特征在于：使用同步送粉的方式进 行激光熔覆，进行高度调节时关闭送粉器与激光器。 5.根据权利要求1所述的齿轮激光熔覆修复方法，其特征在于：熔覆层的数量为X，所有 所述熔覆层从下至上依次称为第一层、第二层、第三层至第X层，进行逐层熔覆加工时，激光 熔覆的激光功率从第一层至第X/2层逐渐减小，激光熔覆的激光功率从第X/2层至第X层保 持恒定。 6.根据权利要求5所述的齿轮激光熔覆修复方法，其特征在于：熔覆加工时，成形出基 础熔覆结构后关闭激光器，关闭激光器持续一段时间T后再对该层基础熔覆结构进行加工， T从第一层至第X/2层逐渐增大、从第X/2层至第X层保持恒定。 7.根据权利要求5所述的齿轮激光熔覆修复方法，其特征在于：修复齿轮断齿处时，对 齿轮断齿处进行加工使初始面位于齿轮的基圆与齿根圆之间。 8.根据权利要求1所述的齿轮激光熔覆修复方法，其特征在于：使用同步送粉的方式进 行激光熔覆，每一层熔覆轨迹的起始点和终末点均超出于齿轮的齿面；将逐层熔覆加工形 成的轮齿进行齿形修正。 9.根据权利要求1所述的齿轮激光熔覆修复方法，其特征在于：从初始面开始进行逐层 熔覆加工之前，对初始面进行预热处理。 10.根据权利要求1所述的齿轮激光熔覆修复方法，其特征在于：激光熔覆的搭接率为 35％。 2 2 CN 114686878 A 说明书 1/5页 一种齿轮激光熔覆修复方法 技术领域 [0001] 本发明涉及金属材料的镀覆领域，特别涉及一种齿轮激光熔覆修复方法。 背景技术 [0002] 激光熔覆作为一种再制造技术被广泛应用在机械零部件的修复工作中。激光熔覆 一般用于生成表面涂层、对机械零部件的表面进行修复，然而，这样的修复方法不适用于齿 轮断齿的修复，对齿轮断齿的修复需要进行多层熔覆。在进行多层熔覆的实践中发现，由于 激光熔覆的高度受多因素影响，难以精确控制单层熔覆高度，随着单层熔覆高度的误差累 积，修复后期容易出现光斑分散的问题，导致修复质量较差。 发明内容 [0003] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种齿 轮激光熔覆修复方法。 [0004] 根据本发明实施例的齿轮激光熔覆修复方法，包括以下步骤： [0005] 修复齿轮断齿处形成初始面； [0006] 计算熔覆层数以及每个熔覆层的标定高度； [0007] 从初始面开始进行逐层熔覆加工，所述熔覆加工包括以下步骤： [0008] 通过激光熔覆，成形出一层基础熔覆结构； [0009] 对该层基础熔覆结构进行加工使其高度达到该层数对应的熔覆层标定高度要求。 [0010] 根据本发明实施例的齿轮激光熔覆修复方法，至少具有如下技术效果：通过对每 层的基础熔覆结构进行进一步加工，即使单层的基础熔覆结构的高度误差较大，进一步加 工之后每一个熔覆层的实际高度都趋近其标定高度、精度较高，修复后期不易出现光斑分 散的问题，修复质量较好。 [0011] 根据本发明的一些实施例，对基础熔覆结构进行加工的方式为用铣刀进行铣削加 工。通过对基础熔覆机构进行铣削加工，除了能使该熔覆层的实际高度趋近其标定高度之 外，还能对该熔覆层的表面起到整平的作用，防止出现气孔等缺陷。 [0012] 根据本发明的一些实施例，熔覆加工时，成形出一层基础熔覆结构后进行高度调 节，高度调节后对该层基础熔覆结构进行加工；高度调节的方式为铣刀、激光器和送粉器同 时提升当前熔覆层的标定高度，或齿轮下降当前熔覆层的标定高度。这样铣刀、激光器和送 粉器同时进行高度调节，无需分别控制铣刀、激光器和送粉器的高度，简化控制程序，提高 修复效率。 [0013] 根据本发明的一些实施例，使用同步送粉的方式进行激光熔覆，进行高度调节时 关闭送粉器与激光器。关闭送粉器和激光器能避免高度调节时粉末产生堆叠现象，防止对 齿轮表面的熔覆效果造成不利影响，此外，关闭激光器还能停止对齿轮的加热，使基础熔覆 结构能快速结晶。 [0014] 根据本发明的一些实施例，熔覆层的数量为X，所有所述熔覆层从下至上依次称为 3 3 CN 114686878 A 说明书 2/5页 第一层、第二层、第三层至第X层，进行逐层熔覆加工时，激光熔覆的激光功率从第一层至第 X/2层逐渐减小，激光熔覆的激光功率从第X/2层至第X层保持恒定。初始熔覆时，齿轮基体 表面温度与激光熔覆温度相比较低，采用较大的功率进行加工能使熔覆层与齿轮基体形成 良好的冶金结合，随后，为防止激光功率过大，熔覆层过烧，基材过多熔化，逐步降低熔覆时 的激光功率，在此过程中，由于激光熔覆过程中的热量累积，齿轮基体与熔池温度逐渐升 高，在第X/2层开始熔覆的温度场逐渐稳定，采用恒定的激光功率能充分融化金属粉末同时 防止过烧。 [0015] 根据本发明的一些实施例，熔覆加工时，成形出基础熔覆结构后关闭激光器，关闭 激光器持续一段时间T后再对该层基础熔覆结构进行加工，T从第一层至第X/2层逐渐增大、 从第X/2层至第X层保持恒定。对基础熔覆结构进行加工前关闭激光器一段时间，基础熔覆 结构能先初步冷却结晶形成稳定的结构，防止进一步加工时对基础熔覆结构造成损坏；随 着齿轮基体的温度逐渐升高，向齿轮散热的速度逐渐减慢，T逐渐增大能保证基础熔覆结构 完成初步冷却；在第X/2层开始熔覆的温度场逐渐稳定，T无需继续增大、保持恒定即可，防 止消耗太多时间、提高修复效率；同时，关闭激光器能减少熔覆过程中的热量累积，使激光 功率的递减能以较小幅度进行，防止激光功率变化幅度太大而导致残余应力太大。 [0016] 根据本发明的一些实施例，修复齿轮断齿处时，对齿轮断齿处进行加工使初始面 位于齿轮的基圆与齿根圆之间。通过把初始面加工至位于基圆与齿根圆之间，第X/2层位于 齿轮的分度圆附近，第一层至第X/2层采用逐步下降的功率进行熔覆，避免了热量累积效应 的影响，可在加工过程中减小裂纹的产生，提高了轮齿的强度，防止因强度不足导致的折断 失效；而第X/2层之后采用恒定的功率进行熔覆，温度梯度较小，热应力较小，防止因残余应 力太大导致的折断失效。 [0017] 根据本发明的一些实施例，使用同步送粉的方式进行激光熔覆，每一层熔覆轨迹 的起始点和终末点均超出于齿轮的齿面；将逐层熔覆加工形成的轮齿进行齿形修正。通过 设置每一层熔覆轨迹的起始点和终末点均超出于齿轮的齿面，则熔覆轨迹的起始点和终末 点均设于齿轮侧齿面之外，然后整体进行齿形修正，清除熔覆轨迹的起始点和终末点处熔 覆效果不理想的部分，修复效果较好。 [0018] 根据本发明的一些实施例，从初始面开始进行逐层熔覆加工之前，对初始面进行 预热处理。防止修复时初始面与熔覆层的温差过大产生较大的残余应力。 [0019] 根据本发明的一些实施例，激光熔覆的搭接率为35％。搭接率为35％时，初始熔覆 结构的表面质量较好。 [0020] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。 附图说明 [0021] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解，其中： [0022] 图1是本发明实施例的齿轮激光熔覆修复方法的流程图； [0023] 图2是本发明实施例的齿轮激光熔覆修复方法修复过程示意图； [0024] 图3是本发明实施例的齿轮激光熔覆修复方法的各层功率大小示意图； 4 4 CN 114686878 A 说明书 3/5页 [0025] 图4是本发明实施例的齿轮激光熔覆修复方法的各层激光器停光、送粉器停粉时 间示意图。 具体实施方式 [0026] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 [0027] 在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等 指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简 化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和 操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是 两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果 有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。 [0028] 本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所 属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体 含义。 [0029] 下面参照图1至图4描述根据本发明实施例的齿轮激光熔覆修复方法。 [0030] 本发明实施例的齿轮激光熔覆修复方法，包括以下步骤： [0031] 步骤一、修复齿轮断齿处形成初始面，具体是，对齿轮的断齿处进行铣削加工，使 初始面位于齿轮的基圆与齿根圆之间，并对清洗初始面去除表面杂质，对初始面进行打磨 露出金属光泽； [0032] 步骤二、根据齿轮的尺寸以及初始面的位置，计算出熔覆层数以及每个熔覆层的 标定高度；熔覆层的数量为X，以X等于十为例，所有熔覆层从下至上依次称为第一层、第二 层、第三层至第十层； [0033] 步骤三、对初始面进行预热处理，预热处理的方式是：打开激光熔覆所用的激光器 对初始面进行扫描，激光功率为200W，对扫描路径进行规划使激光器生成的光斑的层间偏 移量等于光斑直径； [0034] 步骤四、从初始面开始进行逐层熔覆加工，熔覆加工的方式为通过激光熔覆，成形 出一层基础熔覆结构，然后对该层基础熔覆结构进行铣削加工使其高度达到该层数对应的 熔覆层标定高度要求； [0035] 步骤五、将逐层熔覆加工形成的轮齿进行齿形修正。 [0036] 通过对每层的基础熔覆结构进行进一步加工，即使单层的基础熔覆结构的高度误 差较PG电子官网大，进一步加工之后每一个熔覆层的实际高度都趋近其标定高度、精度较高，修复后期 不易出现光斑分散的问题，修复质量较好。选用铣削加工的方式对基础熔覆机构进行加工， 除了能使该熔覆层的实际高度趋近其标定高度之外，还能对该熔覆层的表面起到整平的作 用，防止出现气孔等缺陷。步骤三对初始面进行预热处理，能防止修复时初始面与熔覆层的 温差过大产生较大的残余应力。 [0037] 在本发明的一些实施例中，在步骤四中，激光熔覆的送粉方式为同步送粉，搭接率 5 5 CN 114686878 A 说明书 4/5页 为35％，每一层熔覆轨迹的起始点和终末点均超出于齿轮的齿面，超出的距离为当前熔覆 层宽度的2％至5％，同时控制激光功率、送粉率、光斑直径等参数使基础熔覆结构的高度大 于该层数对应的熔覆层标定高度。由于激光与粉末飞行的速度不一致，送粉会有一定延迟， 在熔覆轨迹的起始点，激光照到基体表面时粉末并没有实时送达，在熔覆轨迹的终末点，激 光的光斑消失后仍有一些粉末会落到熔池，这会导致熔覆轨迹的起始点和终末点处熔覆效 果不理想；本实施例通过设置每一层熔覆轨迹的起始点和终末点均超出于齿轮的齿面，参 照图2，a点为第一层的熔覆轨迹的起始点，b点和c点为待修复的轮齿的齿面点，d点为第一 层熔覆轨迹的终末点，a点和b点之间的距离、c点和d点之间的距离为b点和c点之间的距离 的2％至5％；e点为第二层的熔覆轨迹的起始点，f点和g点为待修复的轮齿的齿面点，h点为 第二层熔覆轨迹的终末点，e点和f点之间的距离、g点和h点之间的距离为f点和g点之间的 距离的2％至5％，则熔覆轨迹的起始点和终末点均设于齿轮侧齿面之外，然后进行齿形修 正，清除熔覆轨迹的起始点和终末点处熔覆效果不理想的部分。 [0038] 在本发明的一些实施例中，在步骤四中，激光熔覆的激光功率为依次递减后保持 稳定，参照图3，即激光功率从第一层至第五层逐渐减小，依次为1200W、1100W、1000W、900W、 800W，从第五层至第十层保持恒定、均为800W。初始熔覆时，齿轮基体表面温度与激光熔覆 温度相比较低，采用较大的功率进行加工能使熔覆层与齿轮基体形成良好的冶金结合，随 后，为防止激光功率过大，熔覆层过烧，基材过多熔化，逐步降低熔覆时的激光功率，在此过 程中，由于激光熔覆过程中的热量累积，齿轮基体与熔池温度逐渐升高，在第X/2层开始熔 覆的温度场逐渐稳定，采用恒定的激光功率能充分融化金属粉末同时防止过烧。 [0039] 在本发明的一些实施例中，在步骤四中，对第一层进行熔覆加工时，根据初始面的 位置调整激光器和送粉器，调整铣刀的位置使铣刀的底部与初始面齐平；成形出第一层的 基础熔覆结构后进行高度调节，高度调节的方式为铣刀、激光器和送粉器同时提升第一层 的标定高度，然后对第一层的基础熔覆结构进行再加工，然后进行第二层的基础熔覆结构 的成形；就此重复直至对最后一个熔覆层加工完毕；即高度调节的方式为铣刀、激光器和送 粉器同时提升当前的熔覆层的标定高度；这样铣刀、激光器和送粉器同时进行高度调节，无 需分别控制铣刀、激光器和送粉器的高度，简化控制程序，提高修复效率。 [0040] 在本发明的一些实施例中，在步骤四中，进行高度调节时关闭送粉器与激光器，关 闭送粉器与激光器即为激光器停光、送粉器停粉，参照图4，关闭送粉器与激光器的持续时 间为T，T从第一层至第五层逐渐增大，依次为一秒、两秒、三秒、四秒、五秒，送粉器与激光器 的关闭时间从第五层至第十层保持恒定、均为五秒；高度调节后进行基础熔覆结构的铣削 时激光器和送粉器保持关闭。关闭送粉器和激光器能避免高度调节时粉末产生堆叠现象， 防止对齿轮表面的熔覆效果造成不利影响，此外，关闭激光器还能停止对齿轮的加热，使基 础熔覆结构能快速结晶；对基础熔覆结构进行加工前关闭激光器一段时间，基础熔覆结构 能先初步冷却结晶形成稳定的结构，防止进一步加工时对基础熔覆结构造成损坏；基础熔 覆结构的热量一部分向下散发到齿轮，另一部分散发到空气中，随着齿轮基体的温度逐渐 升高，向齿轮散热的速度逐渐减慢，T逐渐增大能保证基础熔覆结构完成初步冷却；在第X/2 层开始熔覆的温度场逐渐稳定，T无需继续增大、保持恒定即可，防止消耗太多时间、提高修 复效率；同时，关闭激光器能减少熔覆过程中的热量累积，使激光功率的递减能以较小幅度 进行，防止激光功率变化幅度太大而导致残余应力太大。 6 6 CN 114686878 A 说明书 5/5页 [0041] 在齿轮的折断失效中，断裂处位于分度圆与齿根圆之间一般是因为强度不足，断 裂处位于分度圆与齿顶圆之间一般是因为残余应力太大。通过把初始面加工至位于基圆与 齿根圆之间，同时把激光功率设置为从第一层至第五层逐渐减小、从第五层至第十层保持 恒定，第X/2层位于齿轮的分度圆附近，第一层至第X/2层采用逐步下降的功率进行熔覆，避 免了热量累积效应的影响，可在加工过程中减小裂纹的产生，提高了轮齿的强度，防止因强 度不足导致的折断失效；而第X/2层之后采用恒定的功率进行熔覆，温度梯度较小，热应力 较小，防止因残余应力太大导致的折断失效。 [0042] 以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉 本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等 同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。 7 7 CN 114686878 A 说明书附图 1/3页 图1 8 8 CN 114686878 A 说明书附图 2/3页 图2 9 9 CN 114686878 A 说明书附图 3/3页 图3 图4 10 10

　　2、成为VIP后，下载本文档将扣除1次下载权益。下载后，不支持退款、换文档。如有疑问加。

　　3、成为VIP后，您将拥有八大权益，权益包括：VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。

　　4、VIP文档为合作方或网友上传，每下载1次， 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等，对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档

　　人教版高中英语必修第二册UNIT 3 Part 2 Listening and Talking—Video Time课件.ppt

　　人教版高中英语必修第二册UNIT 3 Part 1 Listening and Speaking—Discovering Useful Structures课件.ppt

　　人教版高中英语必修第二册UNIT 4 Part 1 Listening and Speaking—Discovering UsefulPG电子官网 Structures课件.ppt

　　人教版高中英语必修第二册UNIT 4 Part 2 Listening and Talking—Video Time课件.ppt

　　人教版高中英语必修第二册UNIT 5 Part 2 Listening and Talking—Video Time课件.ppt

　　提供农业、铸造、给排水、测量、发电等专利信息的免费检索和下载；后续我们还将提供提供专利申请、专利复审、专利交易、专利年费缴纳、专利权恢复等更多专利服务。并持续更新最新专利内容，完善相关专利服务，助您在专利查询、专利应用、专利学习查找、专利申请等方面用得开心、用得满意！

　　第十五届海峡两岸青少年思维能力展示活动福建海选赛二年级数学试题A卷+答案.pdf

　　ISO 9001（FDIS）-2026《质量管理体系——要求》（中文版-雷泽佳译-2026年6月）.pdf

　　原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者