一种齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆修复设备制造技术

2026-09-26 01:35:47

　　本申请涉及一种齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆修复设备，利用控制系统实时检测疲劳裂纹的形状，针对疲劳裂纹的直线段、曲线段分别采用了不同的激光加工参数，特别针对疲劳裂纹的曲线段将单一激光束替换为两束激光束，有效保证了整条疲劳裂纹的焊接质量，疲劳裂纹焊接效率高、熔覆区域晶粒组织均匀，有效提高了疲劳裂纹的整体修复质量。裂纹的整体修复质量。裂纹的整体修复质量。

　　[0001]本专利技术属于激PG电子官方平台入口光修复领域，更具体地说，涉及一种齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆修复设备。

　　[0002]齿轮是机械传动系统中的重要组成部分，其在高速或高载荷的工况下连续运转会使齿轮发生失效及损伤。齿轮的失效及损伤形式是由其润滑情况、工作条件、零件材料、制造过程中所采取的热处理手段以及零件的制造安装过程等多方面因素所决定的。齿轮的失效一般可分为齿体损伤和齿面损伤两大类，齿体损伤即为轮齿折断，齿面损伤包括轮齿的塑性变形、齿面胶合、磨损和齿面疲劳等四种方式。[0003]齿面疲劳是齿面损伤较为常见的情形，由于齿轮的齿面所受到的等效应力是变化的，因此当齿面受到的承载力大于齿面材料所承受的交变等效应力，长期如此便会在此部位产生疲劳裂纹。对于一些结构精密且制造成本较高的设备，直接更换会造成较大的经济损失。例如高精齿轮、发电机的齿轮等生产成本较高，直接更换失效的齿轮导致造价成本过高，而选择修复则可显著降低维护成本。目前市面上的修复工艺通常包括喷涂、电镀、化学镀、激光熔覆等方法。激光熔覆作为一种新

　　1.一种齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆修复设备，其特征在于：所述疲劳裂纹呈直线段和曲线段，所述激光熔覆修复设备包括：激光发射器（1）、控制系统（2），激光发射器（1）发射第一波长激光束（3）和第二波长激光束（4），所述控制系统（2）控制激光发射器（1）中所述第一波长激光束（3）、所述第二波长激光束（4）的独立开关；所述第一波长激光束（3）和所述第二波长激光束（4）的光路上设置有多功能镜片（5），所述多功能镜片（5）表面镀有膜层（6），所述第一波长激光束（3）透过所述多功能镜片（5）后垂直向下出射，所述第二波长激光束（4）经过所述多功能镜片（5）后分光成完全相同的两分光激光束，一分光激光束（8）透过多功能镜片（5）垂直向下出射，另一分光激光束（9）经过反射镜（7）后垂直向下出射，所述一分光激光束（8）和所述另一分光激光束（9）沿所述疲劳裂纹（14）长度方向前后排列分布；还包括倾斜设置的送粉通道（10），送粉通道（10）与竖直方向呈夹角α，送粉通道（10）为气动式送粉。2.根据权利要求1所述的一种齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆修复设备，其特征在于：垂直出射的所述PG电子官方平台入口第一波长激光束（3）、所述一分光激光束（8）、所述另一分光激光束（9）的下方分别独立设置有第一线）、第二线）、第三线），第一线）、第二线）、第三线）均连接至位移驱动系统，位移驱动系统与所述控制系统（2）相连，位移驱动控制系统用于控制第一线）、第二线）、第三线所述的一种齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆修复设备的修复工艺，该修复工艺包括如下步骤；步骤1），控制系统（2）获取待修复的齿轮齿面疲劳裂纹（14）的曲率，当所述控制系统检测到所述疲劳裂纹的当前形状为直线）发射第一波长激光束（3），激光功率为1800‑2100W，第一波长激光束（3）入射于疲劳裂纹直线）实时检测疲劳裂纹的曲率，当所述控制系统（2）检测到疲劳裂纹的当前形状为曲线段时，基于数据库选择与当前曲线段的曲率匹配的激光加工工艺，激光发射器（1）关闭第一波长激光束（3）且发射第二波长激光束（4），第二波长激光束（4）经过镀有膜层的多功能镜片（5）后分光成完全相同的一分光激光束（8）和另一分光激光束（9），一分光激光束（8）和另一分光激光束（9）的激光功率为1500‑1700W，所述一分光激光束（8）和所述另一分光激光束（9）入射于所述疲劳裂纹（14）曲线）检测到疲劳裂纹的当前形状恢复为直线）关闭第二波长激光束（4）且发射第一波长激光束（3），激光功率为1800‑2100W，第一波长激光束（3）入射于所述疲劳裂纹（14）直线）中的所述数据库通过预先离线建模，实现焊接工艺数据集成，疲劳裂纹的不同曲率对应不同的激光功率、激光光斑、激光扫描速率和送粉速率。4.根据权利要求3所述的修复工艺，其特征在于：激光发射器（1）为光纤激光器，齿轮材质为45号碳素结构钢，熔覆层合金粉末的材料包括C、Cr、B、Si、Ni、Fe，其中Fe的含量不少于80%。5.根据权利要求3或4所述的修复工艺，其特征在于：所述步骤1）、步骤3）中，激光离焦量为0至‑20mm，激光扫描速率为300‑600mm/m...