采用三维成像焊接路径控制的自动化高温合金激光熔覆系统

摘要

通过激光束焊接对高温合金部件(例如性能劣化的涡轮机轮叶和导叶)进行熔覆。通过预先对部件进行扫描(优选采用实时、非接触三维尺寸扫描)并把获得的尺寸扫描数据与部件的规格尺寸数据对比来确定焊接/熔覆路径，包括熔覆施加轮廓。确定被扫描部件的熔覆焊接路径，以使其尺寸符合规格尺寸数据。激光焊接装置优选与熔覆填充金属分布装置协作按焊接路径进行焊接，以施加所需的熔覆轮廓。在一些实施例中，对被焊部件进行焊后非接触三维尺寸扫描，并把焊后扫描尺寸数据与规格尺寸数据对比。优选通过焊前/焊后三维尺寸扫描在反馈回路中修改焊接路径和/或熔覆轮廓施加。

主权项

一种用填料层对具有基底和表面的涡轮机部件进行熔覆的系统，包括：工作台装置，用于在其上接收涡轮机部件基底，并具有工作台接口；激光轮廓测定仪装置，用于扫描涡轮机部件基底表面，并获取部件尺寸数据，该激光轮廓测定仪装置具有：扫描激光器，产生用于从涡轮机部件表面反射光能的扫描激光束；至少一个移动扫描反射镜，拦截扫描激光束，用于把扫描激光束定向到基底表面上；和激光轮廓测定仪装置驱动系统接口，耦合至所述的扫描激光器和至少一个移动扫描反射镜，用于使它们之间彼此相对移动；熔覆填料分布装置，用于在涡轮机部件基底上引入填料；激光焊接装置，用于向涡轮机部件基底和该基底上的填料传递光能，该光能使填料熔合到该基底上，作为以焊接模式施加的沉积填料层，该激光焊接装置具有：焊接激光器，产生焊接激光束，以传递光能；至少一个移动焊接反射镜，拦截焊接激光束，用于把激光束定向到基底表面上；和焊接激光装置驱动系统接口，耦合至所述的焊接激光器和至少一个移动焊接反射镜，用于使它们之间彼此相对移动；驱动系统，与工作台、轮廓测定仪、熔覆填料分布装置、激光焊接装置以及它们各自的驱动接口工作耦合，以操作这些装置，并实现这些装置之间的受控相对运动；和控制系统，与所述这些装置的每一个和它们的驱动接口工作耦合，用于：利用激光轮廓测定仪装置获取部件尺寸数据；把获得的部件尺寸数据与部件规格尺寸数据比较；根据部件尺寸数据和部件规格尺寸数据的比较结果：确定用于熔覆部件基底表面的各部分的相应填料引入模式和/或焊接模式，以使焊后部件尺寸符合部件规格尺寸数据；以及使熔覆填料分布装置和激光焊接装置执行其各自模式，以熔覆涡轮机部件基底。