1.一种修复齿面微接触疲劳损伤的方法,其特征在于,包括以下步骤:将待修复齿轮通过夹具固定在运动平台上;利用三维形貌仪对待修复区域的几何形貌特征进行测量,并将采集到的信息输入综合控制与监控系统,通过数据库对比待修复齿轮的材料及力学特征,确定最佳激光冲击修复工艺参数;将最佳工艺参数导入脉冲激光发生器,激光发生器根据最佳工艺参数方案发出的激光,经过光路调控系统及光路系统导出激光束;同时,水约束层系统控制水喷嘴在齿面形成水约束层;激光作用于齿面上待修复区域,使齿轮产生所需的强化修复效果,达到修复齿面损伤的目的;具体包括以下步骤:S1、清洗检验:将损伤齿轮浸于煤油或者柴油,用棉纱擦洗或用毛刷刷洗,清理齿面油污或金属屑,清洗完成后用抹布将表面残留煤油擦拭干净;
S2、分析损伤特征:利用无损检测技术对损伤齿轮啮合齿面进行无损探伤,标定齿面微接触疲劳磨损微缺陷,确定待修复区域;利用三维形貌仪对损伤区域的微观几何形貌进行定量测量,具体包括微裂纹的形状和长度,微凹坑的大小和深度以及损伤区域表面粗糙度;
利用压力法测定显微硬度;利用X射线应力测定仪测量表面残余应力,获取损伤区域的显微硬度和表面残余应力;
S3、采用激光冲击强化技术修复:根据损伤区域的几何形貌特征和力学参数分析结果,对比数据库中已有的参数及修复案例,选择激光冲击强化技术修复的最优参数组合;所述几何形貌特征包括损伤区域粗糙度、裂纹、凹坑;所述力学参数包括残余应力、硬度;
S4、检验处理效果:对激光冲击强化修复区域的表面质量和力学性能进行测量并分析,利用三维形貌仪对修复区域的微观几何形貌进行定量测量,确定修复区域表面粗糙度;利用压力法测定显微硬度;采用X射线应力测定仪测量表面残余应力,获取修复区域的显微硬度和表面残余应力;
S5、检验齿轮啮合效果:通过采集激光冲击修复后轮齿刚度、 基体刚度、 接触刚度的变化规律,分析修复后齿轮的时变啮合刚度,对比修复前后齿轮时变啮合刚度的变化,评估激光冲击修复的效果。
2.根据权利要求1所述的一种修复齿面微接触疲劳损伤的方法,其特征在于,所述步骤S3中的数据库是基于实验室数据和修复实例分析得到的,修复过程中的激光参数选择主要基于损伤面积,损伤深度及长度进行选择,通过损伤深度确定所需的激光能量,通过损伤长度及面积确定激光光斑直径。
3.根据权利要求1所述的一种修复齿面微接触疲劳损伤的方法,其特征在于,所述步骤S2中微接触疲劳磨损微缺陷可通过超声检测或射线检测。
4.根据权利要求1所述的一种修复齿面微接触疲劳损伤的方法,其特征在于,所述步骤S5中检验齿轮啮合效果可以通过传统检验方法进行检验,所述传统检验方法可采用分析性检验或功能性检验方式进行检验。
5.一种根据权利要求1所述的修复齿面微接触疲劳损伤的方法所采用的修复装置,其特征在于,包括综合控制与监控系统、高功率脉冲激光器、光路调控系统、光路系统、激光束、水约束层系统、水喷嘴、夹具、运动平台、运动控制系统、三维形貌仪;所述运动平台上安装有工作台,所述工作台上安装有夹具,所述夹具用于夹持待修复齿轮工件,所述综合控制与监控系统的输出端电连接高功率脉冲激光器、水约束层系统、运动控制系统和三维形貌仪,所述高功率脉冲激光器发出的激光经过光路调控系统、光路系统导出激光束,所述激光束作用于待修复齿轮工件的待修复区域,所述水约束层系统控制水喷嘴,所述水喷嘴在待修复齿轮工件齿面形成水约束层;所述运动平台包括沿X、Y、Z轴方向移动的工作台以及固定待修复齿轮的夹具,所述运动控制系统控制激光头、运动平台沿着X、Y、Z轴方向移动,所述运动控制系统带动激光头、工作台产生运动并通过编制CNC程序,实现工件系统与激光束产生预设的相对运动。