CN116024565B - 一种齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆修复设备 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆修复设备

技术领域

本发明属于激光修复领域，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。

背景技术

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。

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兴的表面改性技术，在齿轮修复中使用最为广泛，相较于传统的修复手段，具有热影响区小、冶金结合度高等优点。基于实际生产过程中的齿轮齿面出现的疲劳裂纹通常为不规则形状，表现形式为伴随有曲线、拐角等形状。在熔覆过程中，熔池内的液体产生的对流、传热以及传质受温度场的影响，从而对熔池内的金属液体的凝固以及成分均匀性产生影响，进而对熔覆层的表面质量产生决定性的影响。但现有技术中未针对疲劳裂纹的形状制定相匹配的激光加工工艺，一般仅采用单一激光加工模式入射于待修复区域。

由于实际的疲劳裂纹为不规则状，当激光入射于疲劳裂纹曲线段时，由于曲线或拐角处的激光扫描速率较慢，若仍采用与直线段相同的激光加工工艺会造成激光热源与扫描速率的不匹配进而导致焊缝过烧、晶粒粗大等现象，因此根据实际的疲劳裂纹形状调制合适的激光光斑、激光功率等以提高修复质量，是当下亟需解决的重要问题。

发明内容

本发明涉及一种齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆修复设备，旨在解决现有技术中齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆焊缝过烧，晶粒粗大等现象，导致修复质量不高的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆修复设备，其特征在于：所述疲劳裂纹呈基本直线段和曲线段，所述激光熔覆修复设备包括：

激光发射器、控制系统，激光发射器发射第一波长激光和第二波长激光，所述控制系统控制激光发射器中所述第一波长激光、所述第二波长激光的独立开关；所述第一波长激光和所述第二波长激光的光路上设置有多功能镜片，所述多功能镜片表面镀有膜层，所述第一波长激光透过所述多功能镜片后垂直向下出射，所述第二波长激光经过所述多功能镜片后分光成能量相同的两分光激光束，一分光激光束透过多功能镜片垂直向下出射，另一分光激光束经过反射镜后垂直向下出射，所述一分光激光束和所述另一分光激光束沿疲劳裂纹长度方向前后排列分布；还包括倾斜设置的送粉通道，送粉通道与竖直方向呈夹角α，送粉通道为气动式送粉。

进一步地，垂直出射的所述第一波长激光束、一分光激光束、另一分光激光束的下方分别独立设置有第一线性光整形单元、第二线性光整形单元、第三线性光整形单元，第一线性光整形单元、第二线性光整形单元、第三线性光整形单元均连接至位移驱动系统，位移驱动系统与所述控制系统相连，位移驱动控制系统用于控制第一线性光整形单元，第二线性光整形单元，第三线性光整形单元的水平移动。

进一步地，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)，控制系统获取待修复的齿轮齿面疲劳裂纹的曲率，当所述控制系统检测到所述疲劳裂纹的当前形状基本为直线段时，激光发射器发射第一波长激光束，激光功率为1800W-2100W，第一波长激光束入射于疲劳裂纹直线段；

步骤2)，控制系统实时检测疲劳裂纹的曲率，当所述控制系统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，激光发射器关闭第一波长激光束同时发射第二波长激光束，第二波长激光束经过镀有膜层的多功能镜片后分光成完全相同的一分光激光束和另一分光激光束，一分光激光束和另一分光激光束的激光功率为1500-1700W，所述一分光激光束和所述另一分光激光束入射于所述疲劳裂纹曲线段；

步骤3)，当控制系2检测到疲劳裂纹的当前形状恢复为基本直线段时，激光发射器关闭第二波长激光束同时发射第一波长激光束，激光功率为1800-2100W，第一波长激光束入射于疲劳裂纹直线段；

其中，步骤2)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建设，疲劳裂纹的不同曲率对应不同的激光功率、激光光斑、激光扫描速度和送粉速率。

进一步地，激光发射器为光纤激光器，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％。

进一步地，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/min，送粉速率为30-50g/min，夹角α为30°-60°。

步骤2)中，激光离焦量为0至-20mm，激光扫描速率为240-480mm/min，送粉速率为24-40g/min，夹角α为30°-60°。

进一步地，步骤1)、步骤3)中，在激光发射器发射第一波长激光束之前，控制系统控制第一线性光整形单元水平移出光路；步骤2)中，在激光发射器发射第二波长激光束之前，控制系统控制第二线性光整形单元、第三线性光整形单元水平移出光路；所述步骤1)、步骤3)中第一波长激光入射于疲劳裂纹直线段上的光斑为高斯型激光光斑A，所述激光光斑A为圆形，直径为2-3mm；所述步骤2)中第二波长激光为高斯型激光束，分光后的所述一分光激光束与所述另一分光激光束入射于疲劳裂纹曲线段上的光斑为高斯型激光光斑B，所述激光光斑B形状为圆形，直径为1.8-2.7mm。

根据本发明另一实施例，步骤1)、步骤3)中，在激光发射器发射第一波长激光束之前，控制系统控制第一线性光整形单元水平移出光路；步骤2)中，在激光发射器发射第二波长激光束之前，控制系统控制第二线性光整形单元、第三线性光整形单元水平移入光路；所述步骤1)、步骤3)中第一波长激光入射于疲劳裂纹的直线段上的光斑为高斯型激光光斑，所述激光光斑A为圆形，直径为2-3mm；所述步骤2)中第二波长激光为高斯型激光束，所述一分光激光束经第二线性光整形单元调制为入射于疲劳裂纹曲线段上的矩形光斑C，所述另一分光激光束经第三线性光整形单元也调制为入射于疲劳裂纹曲线段上的矩形光斑C，所述矩形光斑C在疲劳裂纹前进方向上的宽度为1-2mm，垂直于疲劳裂纹前进方向上的长度为1.8-2.7mm。

根据本发明的另一实施例，步骤1)、步骤3)中，在激光发射器发射第一波长激光束之前，控制系统控制第一线性光整形单元水平移入光路；步骤2)中，在激光发射器发射第二波长激光束之前，控制系统控制第二线性光整形单元、第三线性光整形单元水平移入光路；所述步骤1)、步骤3)中第一波长激光束为高斯型激光束，第一波长激光束经第一线性光整形单元调制为入射于疲劳裂纹直线段上的矩形光斑D，所述矩形光斑D在疲劳裂纹前进方向上的宽度为1-2mm，垂直于前进方向上的长度为2-3mm；所述步骤2)中第二波长激光束为高斯型激光束，所述一分光激光束经第二线性光整形单元调制为入射于疲劳裂纹曲线段上的矩形光斑C，所述另一分光激光束经第三线性光整形单元也调制为入射于疲劳裂纹曲线段上的矩形光斑C，所述矩形光斑C在疲劳裂纹前进方向上的宽度为1-2mm，垂直于疲劳裂纹前进方向上的长度为1.8-2.7mm。

有益效果

本申请所涉及的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，多功能镜片上镀有膜层，能够基本全部透射第一波长激光束，半反半透第二波长激光束，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，有效保证了整条疲劳裂纹的焊接质量，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。

附图说明

图1为本申请的激光熔覆修复设备及齿轮齿面疲劳裂纹结构示意图；

图2为圆形高斯光斑能量分布示意图；

图3为线性矩形光斑能量分布示意图；

图4(a)为本申请的第一种激光光路示意图；(b)为本申请的第二种激光光路示意图；(c)为本申请的第三种激光光路示意图。

图中，

1，激光发生器；2，控制系统；3，第一波长激光束；4，第二波长激光束；5，多功能镜片；6，膜层；7，反射镜；8，分光激光束；9，另一分光激光束；10，送粉通道；11，第一线性光整形单元；12，第二线性光整形单元；13，第三线性整形单元；14，齿轮齿面的疲劳裂纹。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

激光熔覆作为一种新兴的表面改性技术，在齿轮修复中使用最为广泛，相较于传统的修复手段，具有热影响区小、冶金结合度高等优点。齿轮齿面疲劳裂纹修复质量的高低取决于熔覆层的焊接质量，影响熔覆层焊接质量的因素较多，一般需要对熔覆材料、激光功率、激光光斑、扫描速度和送粉速度等多方面进行考虑，只有在上述参数互相匹配时，才能获得焊接性能优异的熔覆层。

实施例一

参阅图1-4(a)，本发明实施例提供了一种齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆修复设备，所述疲劳裂纹呈基本直线段和曲线段，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3和第二波长激光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3、所述第二波长激光4的独立开关；所述第一波长激光3和所述第二波长激光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4经过所述多功能镜片5后分光成完全相同的两激光束，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，一分光激光束8和另一分光激光束9沿疲劳裂纹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；垂直出射的第一波长激光束3、分光后的分光激光束8、另一分光激光束9的下方分别独立设置有第一线性光整形单元11、第二线性光整形单元12、第三线性光整形单元13，第一线性光整形单元11、第二线性光整形单元12、第三线性光整形单元13均连接至位移驱动系统(未示出)，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性光整形单元11，第二线性光整形单元12，第三线性光整形单元13的水平移动。

本实施例中，多功能镜片5表面镀有膜层6，当激光发射器1发射第一波长激光束3时，镀有膜层6的多功能镜片5对其基本全部透射，第一波长激光束3透过多功能镜片5后垂直向下出射；当激光发射器1发射第二波长激光束4时，镀有膜层6的多功能镜片5将第二波长激光束4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，所述分光激光束8和所述另一分光激光束9沿疲劳裂纹长度方向前后排列分布；

进一步地，本实施例中，第一线性光整形单元11、第二线性光整形单元12、第三线性光整形单元13可根据实际情况移动其位置，当需要将调制线性矩形光斑时，通过控制系统2连接位移驱动系统，位移驱动系统将第一线性光整形单元11、第二线性光整形单元12、第三线性光整形单元13水平移入至第一波长激光束3、分光激光束8、另一分光激光束9的下方，第一线性光整形单元11、第二线性光整形单元12、第三线性光整形单元13可根据实际工况将高斯光斑调制成矩形光斑，参见图2、图3；当无需调制线性矩形光斑时，位移驱动系统将第一线性光整形单元11、第二线性光整形单元12、第三线性光整形单元13水平移出第一波长激光3、分光激光束8、另一分光激光束9的下方。

根据本发明的另一方面，提供了一种齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆修复工艺，所述修复工艺具体包括如下步骤：

步骤1)，控制系统2获取待修复的齿轮齿面疲劳裂纹的曲率，当所述控制系统检测到所述疲劳裂纹的当前形状基本为直线段时，激光发射器1发射第一波长激光束3，激光功率为1800W-2100W，第一波长激光束3入射于疲劳裂纹的直线段；

步骤2)，控制系统2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同时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5和另一分光激光束6，一分光激光束5和另一分光激光束6的激光功率为1500W-1700W，所述一分光激光束5和所述另一分光激光束6入射于所述疲劳裂纹14的曲线段；

步骤3)，当控制系统2检测到疲劳裂纹的当前形状恢复为基本直线段时，激光发射器1关闭第二波长激光束4同时发射第一波长激光束3，激光功率为1800W-2100W，第一波长激光束3入射于疲劳裂纹的直线段。

其中，步骤2)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建设，疲劳裂纹的不同曲率对应不同的激光功率、激光光斑、激光扫描速度和送粉速率。

本实施例中，由于步骤2)中，当检测到的疲劳裂纹为曲线段时，若扫描速度过大会造成焊接路径偏移、焊接抖动，因此在曲线或拐角处，应适当降低激光扫描速率。当降低激光扫描速率后，若仍采用较高的激光功率，会导致工艺参数不匹配，从而导致熔覆焊缝过烧、晶粒粗大等现象，因此针对曲线段的疲劳裂纹，降低焊接速度与激光功率，理论上可获得较佳焊接质量的熔覆层。另一方面，实际操作中，若降低焊接速度、激光功率会导致焊接效率变慢，与此同时较慢的激光扫描速率也会影响熔池的流动以及均匀性，因此调制两分束激光束可满足曲线段的焊接效率显著提升，并且两分光束同时发射可提高熔池的均匀性，从而获得良好的焊接质量。

进一步地，本实施中激光发射器1为多波长光纤激光器，齿轮材质为45号碳素结构钢，熔覆层合金粉末包含的材料为C、Cr、B、Si、Ni、Fe，其中Fe的含量不少于80％。

步骤1)中与步骤3)中，激光离焦量为0至-20mm，扫描速率为300-600mm/min，送粉速率为30-50g/min，激光功率为1800W-2100W，送粉倾斜角为30°-60°；步骤2)中，激光离焦量为0至-20mm，激光扫描速率为240-480mm/min，送粉速率为24-40g/min，激光功率为1500W-1700W，送粉倾斜角为30°-60°。

由于步骤2)中的疲劳裂纹为曲线状，因此激光扫描速率降低20％，相应的送粉速率、激光功率同步下降，可获得较佳的熔覆层焊缝。

进一步地，由于金属材料的反射率较高，因此为了提高激光吸收率，可将激光设置为负离焦量。

进一步地，为了避免送粉通道与激光入射头发生干涉，将夹角α设置为30°-60°。

进一步地，步骤1)、步骤3)中，在激光发射器1发射第一波长激光束3之前，控制系统2控制第一线性光整形单元11水平移出光路；

步骤2)中，在激光发射器1发射第二波长激光束4之前，控制系统2控制第二线性光整形单元12、第三线性光整形单元13水平移出光路；

所述步骤1)、步骤3)中第一波长激光3入射于疲劳裂纹直线段上的光斑为高斯型激光光斑A，所述激光光斑A为圆形，直径为2-3mm；所述步骤2)中第二波长激光4为高斯型激光束，分光后的所述一分光激光束8与所述另一分光激光束9入射于疲劳裂纹曲线段上的光斑为高斯型激光光斑B，所述激光光斑B形状为圆形，直径为1.8-2.7mm。

本实施例中，步骤1)、步骤3)第一波长激光束3，与步骤2)中的两分光激光束均为高斯型光斑，高斯型光斑一般为常见的椭球型热源分布，热源表现形式为中间能量高、边缘能量低，能量呈高斯分布，高斯型光斑成型较为简单，参见图2。步骤2)中由于疲劳裂纹曲线段热量积聚效应更为明显，因此为了使得熔覆焊缝边界处的晶粒组织更为均匀，将步骤2)中的高斯型激光光斑直径相较于步骤1)中的高斯型激光光斑直径减小10％，直径约为1.8-2.7mm。

实施例二

参阅图4(b)，本实施例是在实施例一的基础上进行的改进，本实施例中未涉及之处请参见实施例一中的描述。

本实施例中，步骤1)、步骤3)中，在激光发射器1发射第一波长激光束3之前，控制系统2控制第一线性光整形单元11水平移出光路；

步骤2)中，在激光发射器1发射第二波长激光束4之前，控制系统2控制第二线性光整形单元12、第三线性光整形单元13水平移入光路；

所述步骤1)、步骤3)中第一波长激光3入射于疲劳裂纹的直线段上的光斑为高斯型激光光斑，所述激光光斑A为圆形，直径为2-3mm；所述步骤2)中第二波长激光4为高斯型激光束，所述一分光激光束8经第二线性光整形单元12调制为入射于疲劳裂纹曲线段上的矩形光斑C，所述另一分光激光束9经第三线性光整形单元13也调制为入射于疲劳裂纹曲线段上的矩形光斑C，所述矩形光斑C在疲劳裂纹前进方向上的宽度为1-2mm，垂直于疲劳裂纹前进方向上的长度为1.8-2.7mm。

本实施例中，步骤1)、步骤3)的第一波长激光束3为高斯型激光光斑A，高斯型激光光斑大小为圆形，直径为2-3mm，激光整形简单、熔覆焊缝平整性好。

由于曲线式焊接的复杂性，为了获得更好的焊接性能，对激光的能量分布也较高，因此在曲线处采用能量均一分布的线性光斑，参见图3，可显著提高疲劳裂纹曲线段的熔覆层晶粒组织的均匀性。步骤2)中的一分光激光束8与另一分光激光束9调制后均为矩形光斑C，两束并行的线性矩形光斑可提高曲线段熔池的流动性与均匀性，获得的熔覆焊缝晶粒组织均匀度更高且保持焊接效率。此外步骤2)中的矩形光斑C的长度相较于步骤1)中激光光斑A的直径减少10％，适当减小的矩形光斑可明显减低焊缝边界处的热量积聚，从而进一步提高焊接质量。

实施例三

参阅图4(c)，本实施例是在实施例一的基础上进行的改进，本实施例中未涉及之处请参见实施例一中的描述。

步骤1)、步骤3)中，在激光发射器1发射第一波长激光束3之前，控制系统2控制第一线性光整形单元11水平移入光路；

步骤2)中，在激光发射器1发射第二波长激光束4之前，控制系统2控制第二线性光整形单元12、第三线性光整形单元13水平移入光路；

所述步骤1)、步骤3)中第一波长激光束3为高斯型激光束，第一波长激光束3经第一线性光整形单元11调制为入射于疲劳裂纹直线段上的矩形光斑D，所述矩形光斑D在疲劳裂纹前进方向上的宽度为1-2mm，垂直于前进方向上的长度为2-3mm；所述步骤2)中第二波长激光束4为高斯型激光束，所述一分光激光束8经第二线性光整形单元12调制为入射于疲劳裂纹曲线段上的矩形光斑C，所述另一分光激光束9经第三线性光整形单元13也调制为入射于疲劳裂纹曲线段上的矩形光斑C，所述矩形光斑C在疲劳裂纹前进方向上的宽度为1-2mm，垂直于疲劳裂纹前进方向上的长度为1.8-2.7mm。

本实施例中，步骤1)、步骤3)的第一波长激光束3与步骤2)中的一分光激光束8与另一分光激光束9调制后为矩形光斑，整条疲劳裂纹的熔覆路径均选择矩形光斑，可极大提高熔覆焊缝的晶粒组织均匀性。

步骤1)中矩形光斑D，沿着焊缝前进方向上的宽度为1-2mm，垂直于焊缝前进方向上的长度为2-3mm，步骤2)中的矩形光斑C在疲劳裂纹前进方向上的宽度为1-2mm，垂直于疲劳裂纹前进方向上的长度为1.8-2.7mm。这是因为，由于曲线段热量积聚效应更为明显，因此为了使得熔覆焊缝边界处的晶粒组织更为均匀，将步骤2)中的矩形光斑C的长度相较于步骤1)中矩形光斑D减少10％，适当减小的矩形光斑可明显减低焊缝边界处的热量积聚，从而进一步提高焊接质量。

Claims (7)

1.一种齿轮齿面疲劳裂纹的激光熔覆修复设备的修复工艺，所述疲劳裂纹呈直线段和曲线段，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段时，激光发射器（1）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段；

步骤2），控制系统（2）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）曲线段；

步骤3），当控制系统（2）检测到疲劳裂纹的当前形状恢复为直线段时，激光发射器（1）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）直线段；

其中，步骤2）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；

该修复工艺使用的激光修复设备包括：

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所述的修复工艺，其特征在于：该修复工艺使用的激光修复设备还包括：垂直出射的所述第一波长激光束（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性光整形单元（11）、第二线性光整形单元（12）、第三线性光整形单元（13），第一线性光整形单元（11）、第二线性光整形单元（12）、第三线性光整形单元（13）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性光整形单元（11）、第二线性光整形单元（12）、第三线性光整形单元（13）的水平移动。

3.根据权利要求1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%。

4.根据权利要求1或3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/min，送粉速率为30-50g/min，夹角α为30°-60°；

步骤2）中，激光离焦量为0至-100mm，激光扫描速率为240-480mm/min，送粉速率为24-40g/min，夹角α为30°-60°。

5.根据权利要求4所述的修复工艺，其特征在于：步骤1）、步骤3）中，在激光发射器（1）发射第一波长激光束（3）之前，控制系统（2）控制第一线性光整形单元（11）水平移出光路；

步骤2）中，在激光发射器（1）发射第二波长激光束（4）之前，控制系统（2）控制第二线性光整形单元（12）、第三线性光整形单元（13）水平移出光路；

所述步骤1）、步骤3）中第一波长激光（3）入射于疲劳裂纹直线段上的光斑为高斯型激光光斑A，所述激光光斑A为圆形，直径为2-3mm；所述步骤2）中第二波长激光（4）为高斯型激光束，分光后的所述一分光激光束（8）与所述另一分光激光束（9）入射于疲劳裂纹曲线段上的光斑为高斯型激光光斑B，所述激光光斑B形状为圆形，直径为1.8-2.7mm。

6.根据权利要求4所述的修复工艺，其特征在于：步骤1）、步骤3）中，在激光发射器（1）发射第一波长激光束（3）之前，控制系统（2）控制第一线性光整形单元（11）水平移出光路；

步骤2）中，在激光发射器（1）发射第二波长激光束（4）之前，控制系统（2）控制第二线性光整形单元（12）、第三线性光整形单元（13）水平移入光路；

所述步骤1）、步骤3）中第一波长激光（3）入射于疲劳裂纹的直线段上的光斑为高斯型激光光斑A，所述激光光斑A为圆形，直径为2-3mm；所述步骤2）中第二波长激光（4）为高斯型激光束，所述一分光激光束（8）经第二线性光整形单元（12）调制为入射于疲劳裂纹曲线段上的矩形光斑C，所述另一分光激光束（9）经第三线性光整形单元（13）也调制为入射于疲劳裂纹曲线段上的矩形光斑C，所述矩形光斑C在疲劳裂纹前进方向上的宽度为1-2mm，垂直于疲劳裂纹前进方向上的长度为1.8-2.7mm。

7.根据权利要求4所述的修复工艺，其特征在于：步骤1）、步骤3）中，在激光发射器（1）发射第一波长激光束（3）之前，控制系统（2）控制第一线性光整形单元（11）水平移入光路；

步骤2）中，在激光发射器（1）发射第二波长激光束（4）之前，控制系统（2）控制第二线性光整形单元（12）、第三线性光整形单元（13）水平移入光路；

所述步骤1）、步骤3）中第一波长激光束（3）为高斯型激光束，第一波长激光束（3）经第一线性光整形单元（11）调制为入射于疲劳裂纹直线段上的矩形光斑D，所述矩形光斑D在疲劳裂纹前进方向上的宽度为1-2mm，垂直于前进方向上的长度为2-3mm；所述步骤2）中第二波长激光束（4）为高斯型激光束，所述一分光激光束（8）经第二线性光整形单元（12）调制为入射于疲劳裂纹曲线段上的矩形光斑C，所述另一分光激光束（9）经第三线性光整形单元（13）也调制为入射于疲劳裂纹曲线段上的矩形光斑C，所述矩形光斑C在疲劳裂纹前进方向上的宽度为1-2mm，垂直于疲劳裂纹前进方向上的长度为1.8-2.7mm。