一種損傷齒輪齒面激光3d打印修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及齒輪再制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種損傷齒輪齒面的修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]齒輪是機械領(lǐng)域重要的傳動構(gòu)件，齒輪失效的主要形式包括磨損、點蝕、斷齒等，齒輪的常見修復(fù)工藝有堆焊、融覆、電弧沉積等方式。如申請?zhí)枮?01110326721.8的中國發(fā)明專利，其公開一種硬齒面齒輪及硬齒面齒輪修復(fù)工藝，包括前期處理階段，預(yù)處理硬齒面齒輪，使硬齒面齒輪達到修復(fù)要求；修復(fù)階段，使硬齒面齒輪表面形成熔覆層；加工階段，加工經(jīng)過修復(fù)階段的硬齒面齒輪，使硬齒面齒輪達到修復(fù)標準。即是在經(jīng)過預(yù)處理的齒輪上融覆合金材料，然后加工到原設(shè)計尺寸，從而降低硬齒面齒輪的報廢率，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
[0003]雖然上述修復(fù)工藝能滿足基本需要，但是采用該工藝修復(fù)后的齒輪均需進行機械加工，使修復(fù)部位達到設(shè)計尺寸，既增加了修復(fù)工作量，又浪費貴重的合金材料，使齒輪的修復(fù)成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種損傷齒輪齒面激光3D打印修復(fù)方法，該修復(fù)方法適用于各種形式的齒輪失效的修復(fù)，修復(fù)后不需要后續(xù)加工，既提高修復(fù)效率，又降低了修復(fù)成本。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種損傷齒輪齒面激光3D打印修復(fù)方法，其特征在于:包括如下步驟:S1:清洗待修復(fù)齒輪，對于肉眼可見的斷裂材料進行機械剝離；S2:將帶修復(fù)齒輪安裝到3D打印機上的夾具上，并安裝相應(yīng)的圖像識別檢測裝置；S3:利用激光束對齒輪損傷部位進行掃描預(yù)熔，使齒輪損傷部位的微細疲勞裂紋融合；S4:旋轉(zhuǎn)齒輪，利用圖像識別檢測裝置檢測齒輪齒廓形狀，并在計算機上建立三維模型，通過計算機比對原始設(shè)計模型，確定齒廓各點修復(fù)量；S5:根據(jù)計算機確定的修復(fù)量利用3D激光打印機對齒輪損傷部位進行逐點融覆修復(fù)；S6:對融覆修復(fù)后的部位進行圖像識別檢測，確定每一點的下一輪修復(fù)量；S7:重復(fù)步驟S5、S6，直至齒廓形狀達到原始設(shè)計尺寸。
[0006]進一步地，所述步驟S7完成后，再利用激光束對齒廓表面進行微細修整，提高齒面表面質(zhì)量。
[0007]進一步地，所述步驟S3中激光束的參數(shù)為:激光光斑半徑為0.3~3mm，激光脈沖寬度為5~30ms，激光功率密度為5~20X 10/m2，激光脈沖頻率15~50HHz，掃描速度為
1.5~8mm,具體參數(shù)取決于微裂紋最大深度和齒輪材料。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:上述修復(fù)方法適用于齒輪疲勞裂紋、點蝕、斷齒、齒面磨損等失效形式，通過激光預(yù)熔消除疲勞裂紋，通過逐點打印修復(fù)齒廓形狀，不浪費融覆材料，且不需要后續(xù)的機械加工，提高修復(fù)效率且降低了齒輪修復(fù)成本。
【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0010]圖1為本發(fā)明的齒輪修復(fù)時的安裝示意圖。
[0011 ] 圖2為本發(fā)明的流程圖。
[0012]圖示中:1、齒輪；2、3D打印機；3、激光束；4、圖像識別檢測裝置。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，本發(fā)明一種損傷齒輪齒面激光3D打印修復(fù)方法，包括如下步驟。
[0014]S1:清洗待修復(fù)齒輪1，對于肉眼可見的斷裂材料進行機械剝離，并將雜質(zhì)污垢進行清洗干凈。
[0015]S2:將帶修復(fù)齒輪I安裝到3D打印機2上的夾具上，并安裝相應(yīng)的圖像識別檢測裝置4，圖像識別檢測裝置4與計算機相連。
[0016]S3:利用激光束對齒輪損傷部位進行掃描預(yù)熔，使齒輪損傷部位的微細疲勞裂紋融合。掃描預(yù)熔時，激光的光斑半徑為0.3~3mm,激光脈沖寬度為5~30ms，激光功率密度為5~20X10/m2，激光脈沖頻率15~50HHz，掃描速度為1.5~8mm，具體參數(shù)取決于微裂紋最大深度和齒輪材料。
[0017]S4:通過控制3D打印機上的夾具旋轉(zhuǎn)齒輪，利用圖像識別檢測裝置檢測齒輪齒廓形狀，并在計算機上建立三維模型，通過計算機比對原始設(shè)計模型，確定齒廓各點修復(fù)量。
[0018]S5:根據(jù)計算機確定的修復(fù)量，利用3D激光打印機對齒輪損傷部位進行逐點融覆修復(fù)。
[0019]S6:對融覆修復(fù)后的部位進行圖像識別檢測，確定每一點的下一輪修復(fù)量。S7:重復(fù)步驟S5、S6，直至齒廓形狀達到原始設(shè)計尺寸。
[0020]本實施例中，在上述步驟S7完成后，還可增加步驟S8:利用激光束對齒廓表面進行微細修整。通過此步驟的操作，可以提高齒面表面質(zhì)量。
[0021]最后應(yīng)當說明的是，以上內(nèi)容僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案進行的簡單修改或者等同替換，均不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種損傷齒輪齒面激光3D打印修復(fù)方法，其特征在于:包括如下步驟: S1:清洗待修復(fù)齒輪，對于肉眼可見的斷裂材料進行機械剝離； 52:將帶修復(fù)齒輪安裝到3D打印機上的夾具上，并安裝相應(yīng)的圖像識別檢測裝置； 53:利用激光束對齒輪損傷部位進行掃描預(yù)熔，使齒輪損傷部位的微細疲勞裂紋融合； 54:旋轉(zhuǎn)齒輪，利用圖像識別檢測裝置檢測齒輪齒廓形狀，并在計算機上建立三維模型，通過計算機比對原始設(shè)計模型，確定齒廓各點修復(fù)量； 55:根據(jù)計算機確定的修復(fù)量利用3D激光打印機對齒輪損傷部位進行逐點融覆修復(fù)； 56:對融覆修復(fù)后的部位進行圖像識別檢測，確定每一點的下一輪修復(fù)量； 57:重復(fù)步驟S5、S6，直至齒廓形狀達到原始設(shè)計尺寸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的損傷齒輪齒面激光3D打印修復(fù)方法，其特征在于:所述步驟S7完成后，再利用激光束對齒廓表面進行微細修整。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的損傷齒輪齒面激光3D打印修復(fù)方法，其特征在于:所述步驟S3中激光束的參數(shù)為:激光光斑半徑為0.3~3mm，激光脈沖寬度為5~30ms，激光功率密度為5~20X 10/m2，激光脈沖頻率15~50HHz，掃描速度為1.5~8mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種損傷齒輪齒面激光3D打印修復(fù)方法，首先采用大光斑激光束對清洗后的齒輪進行掃描預(yù)熔，消除齒輪上的疲勞裂紋；然后選定基準位置，采用圖像識別方式檢測齒輪輪廓形狀，并在計算機上建立三維模型，與原設(shè)計圖紙比對，確定各點的修復(fù)尺寸；然后采用3D激光打印機逐點打印，進行融覆修復(fù)，并對融覆后的齒廓進行圖像識別檢測，以確定下一輪融覆量，直至所有齒廓形狀達到原設(shè)計尺寸。本發(fā)明的修復(fù)方法適用于齒輪疲勞裂紋、點蝕、斷齒、齒面磨損等失效形式，通過激光預(yù)熔消除疲勞裂紋，通過逐點打印修復(fù)齒廓形狀，不浪費融覆材料，且不需要后續(xù)的機械加工，提高修復(fù)效率且降低了齒輪修復(fù)成本。
【IPC分類】C23C24/10, B33Y10/00, B22F3/105
【公開號】CN105127421
【申請?zhí)枴緾N201510554398
【發(fā)明人】張永康, 顧永玉, 羅紅平, 郭鐘寧, 黃志剛, 張永俊
【申請人】廣東工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月1日