一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光加工技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]激光熔覆是指利用激光束將涂層材料和基體表面薄層同時(shí)熔化,快速凝固后形成與基體冶金結(jié)合的低稀釋率表面涂層的熱加工方法。由于激光熔覆具有稀釋率低、熔覆層成分能夠精確控制、工件熱變形小及熔覆層組織均勻細(xì)密等諸多優(yōu)點(diǎn),因此引起了國(guó)內(nèi)外的普遍關(guān)注。但是,激光熔覆技術(shù)也存在一些問(wèn)題,如熔覆過(guò)程中覆層易產(chǎn)生裂紋,生產(chǎn)率偏低及生產(chǎn)成本相對(duì)較高等,制約了其進(jìn)一步發(fā)展。
[0003]感應(yīng)熔覆技術(shù)是以感應(yīng)熱源作為能量源,熔化熔覆層的過(guò)程。其特點(diǎn)是可以高效快速地獲得大面積熔覆層,且生產(chǎn)成本較低,但具有熔覆層的致密性差等缺陷。
[0004]激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆技術(shù)是將感應(yīng)電磁加熱與激光熔覆實(shí)時(shí)復(fù)合的新型熔覆技術(shù)。作為激光熔覆的升級(jí)技術(shù),它能夠彌補(bǔ)單純激光熔覆能量不足及熱源分布不利的缺點(diǎn),具有熔覆速度快、熔覆沉積率高、工藝穩(wěn)定性好、易于形成冶金結(jié)合、容易獲得無(wú)裂紋的熔覆涂層等優(yōu)點(diǎn)。激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆技術(shù)不是激光和感應(yīng)熱源的簡(jiǎn)單相加,感應(yīng)加熱的引入使熔覆過(guò)程中的物理化學(xué)變化更加復(fù)雜,因而對(duì)熔覆工藝、熔覆層的組織及性能等產(chǎn)生很大的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備,該設(shè)備通用性較強(qiáng),可以對(duì)板狀工件的表面進(jìn)行熔覆處理。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備,包括機(jī)身及設(shè)于機(jī)身上的數(shù)控工作臺(tái)、激光發(fā)生器、自動(dòng)送粉裝置,激光發(fā)生器位于數(shù)控工作臺(tái)上方,送粉裝置位于激光發(fā)生器旁,其特征在于:所述激光發(fā)生器下方設(shè)置一與其同軸的旋轉(zhuǎn)盤,所述旋轉(zhuǎn)盤可繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng);所述旋轉(zhuǎn)盤的邊緣且位于其下方設(shè)有與其聯(lián)動(dòng)的感應(yīng)加熱線圈;所述機(jī)身上還設(shè)有一支臂,所述支臂上設(shè)有與旋轉(zhuǎn)盤配合的圓形軌道及驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的小型電機(jī),所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上連接有齒輪,旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)有與所述齒輪嚙合的齒圈,所述齒圈與旋轉(zhuǎn)盤同軸:所述自動(dòng)送粉裝置上設(shè)有粉末預(yù)熱裝置。
[0007]本發(fā)明還進(jìn)一步設(shè)置為,所述的自動(dòng)送粉裝置包括送粉管,所述送粉管末端設(shè)有噴嘴,所述的粉末預(yù)熱裝置設(shè)置于送粉管與噴嘴之間,所述的粉末預(yù)熱裝置包括殼體、電加熱絲、螺旋狀導(dǎo)料槽;所述導(dǎo)料槽設(shè)置于殼體內(nèi),導(dǎo)料槽一端與送粉管連通另一端與噴嘴連通,所述電加熱絲設(shè)置于殼體與導(dǎo)料槽之間;所述導(dǎo)料槽的截面為U形。
[0008]本發(fā)明還進(jìn)一步設(shè)置為,所述的電加熱絲為彈簧狀,所述導(dǎo)料槽位于電加熱絲中間。
[0009]本發(fā)明還進(jìn)一步設(shè)置為,所述的感應(yīng)加熱線圈通過(guò)一條形支架固定在旋轉(zhuǎn)盤上,所述感應(yīng)加熱線圈可拆卸地設(shè)置于條形支架的下端。
[0010]本發(fā)明還進(jìn)一步設(shè)置為,所述的感應(yīng)加熱線圈為圓環(huán)形。
[0011]本發(fā)明還進(jìn)一步設(shè)置為,所述的支臂可在上下方向進(jìn)行高度調(diào)節(jié)。
[0012]本發(fā)明還進(jìn)一步設(shè)置為,所述的旋轉(zhuǎn)盤為圓環(huán)狀,其上設(shè)有與齒輪嚙合的外齒圈。
[0013]本發(fā)明還進(jìn)一步設(shè)置為,所述的數(shù)控工作臺(tái)上設(shè)置固定工件的夾持裝置。
[0014]本發(fā)明的有益效果:上述技術(shù)方案把激光熔覆加工與感應(yīng)熔覆加工復(fù)合在一起,使激光熱源和感應(yīng)熱源復(fù)合用于熔覆,提高了熔覆加工的效率,且感應(yīng)加熱線圈位于激光加工方向的前端,感應(yīng)加熱線圈事先對(duì)工件表面進(jìn)行預(yù)處理,輸粉管上設(shè)有粉末預(yù)熱裝置,事先對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)熱,上述設(shè)置能有效降低熔池的溫度梯度,進(jìn)一步的提高了熔覆加工的效率,且對(duì)改善熔覆層組織和抑制熔覆層裂紋有積極作用;同時(shí),感應(yīng)加熱線圈為可活動(dòng)設(shè)置,其可根據(jù)激光的加工方向進(jìn)行調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)至激光的加工方向的前端,保障對(duì)工件的預(yù)處理。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之一;
[0016]圖2為圖1中的A部放大圖;
[0017]圖3為本發(fā)明送粉管的剖視圖;
[0018]圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0019]圖中標(biāo)號(hào)含義:1_機(jī)身;2_數(shù)控工作臺(tái);3_激光發(fā)生器;4_旋轉(zhuǎn)盤;41_外齒圈;5-感應(yīng)加熱線圈;6-支臂;7_圓形軌道;8_小型電機(jī);9-齒輪;10-粉末預(yù)熱裝置;101_殼體;102-電加熱絲;103-導(dǎo)料槽;11-送粉管;12-噴嘴;13-條形支架;14-板材。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明,但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0021]以下參考圖1至圖4對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
[0022]—種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備,包括機(jī)身I及設(shè)于機(jī)身I上的數(shù)控工作臺(tái)2、激光發(fā)生器3、自動(dòng)送粉裝置,激光發(fā)生器3位于數(shù)控工作臺(tái)2的上方,送粉裝置位于激光發(fā)生器3旁;所述激光發(fā)生器3下方設(shè)置一與其同軸的旋轉(zhuǎn)盤4,所述旋轉(zhuǎn)盤4可繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng),所述旋轉(zhuǎn)盤3的邊緣且位于其下方設(shè)有與其聯(lián)動(dòng)的感應(yīng)加熱線圈5,通過(guò)該設(shè)置可對(duì)感應(yīng)加熱線圈5的位置進(jìn)行調(diào)節(jié),使感應(yīng)加熱線圈5 —直處于激光加工方向的前端,保障感應(yīng)加熱線圈5對(duì)工件表面的預(yù)處理;旋轉(zhuǎn)盤4位圓環(huán)狀,激光從其中間穿過(guò);所述機(jī)身I上還設(shè)有一支臂6,所述支臂6 —端連接于機(jī)身1,另一端設(shè)有與旋轉(zhuǎn)盤4配合的圓形軌道7,所述支臂6上設(shè)有驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤4轉(zhuǎn)動(dòng)的小型電機(jī)8,所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上連接有齒輪9,旋轉(zhuǎn)盤4上設(shè)有與所述齒輪9嚙合的外齒圈41,所述外齒圈41與旋轉(zhuǎn)盤4同軸,上述設(shè)置通過(guò)小型電機(jī)8驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤4轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)加熱線圈5位置的調(diào)節(jié)。
[0023]自動(dòng)送粉裝置包括送粉器(圖為示)和送粉管11,送粉管11與送粉器連接,通過(guò)送粉管11把送粉器中的粉末送入熔池,送粉管11固設(shè)于激光發(fā)生器3旁,所述送粉管11末端設(shè)有噴嘴12,所述送粉管11與噴嘴12之間設(shè)有粉末預(yù)熱裝置10,所述的粉末預(yù)熱裝置10包括殼體101、電加熱絲102、螺旋狀導(dǎo)料槽103 ;所述導(dǎo)料槽103設(shè)置于殼體101內(nèi),導(dǎo)料槽103 —端與送粉管11連通另一端與噴嘴12連通,所述電加熱絲102為彈簧狀,電加熱絲102設(shè)置于殼體101內(nèi)壁上,導(dǎo)料槽103位于電加熱絲102中間,所述導(dǎo)料槽103的截面為U形;從送粉管11出來(lái)的粉末流入導(dǎo)料槽103上,沿著導(dǎo)料槽103流向噴嘴12,再?gòu)膰娮?2進(jìn)入熔池,粉末經(jīng)過(guò)殼體101時(shí),電加熱絲102對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)熱處理,螺旋狀導(dǎo)料槽103能延長(zhǎng)粉末預(yù)熱的時(shí)間,使預(yù)熱更充分,導(dǎo)料槽103的截面為U形使粉末直接暴露在加熱源下,使預(yù)熱更充分,彈簧狀的電加熱絲102使導(dǎo)料槽103受熱均勻。
[0024]感應(yīng)加熱線圈5通過(guò)一條形支架13固定在旋轉(zhuǎn)盤4上,所述感應(yīng)加熱線圈5可拆卸地設(shè)置于條形支架13的下端,該可拆卸設(shè)置便于感應(yīng)加熱線圈5的更換,可以根據(jù)需要選用不同型號(hào)的感應(yīng)加熱線圈5,本實(shí)施例中感應(yīng)加熱線圈5為圓環(huán)形,感應(yīng)加熱線圈5通過(guò)線纜與高頻感應(yīng)加熱電源(圖未示)連接。
[0025]支臂6可在上下方向進(jìn)行高度調(diào)節(jié),通過(guò)該設(shè)置可調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱線圈5與工件表面之間的距離,以選擇合適的熱感應(yīng)高度。
[0026]數(shù)控工作臺(tái)2上設(shè)置固定工件的夾持裝置(圖為示),工件通過(guò)夾持裝置固定在數(shù)控工作臺(tái)2,并隨數(shù)控工作臺(tái)2 —起移動(dòng)。
[0027]加工時(shí),工件固定在數(shù)控工作臺(tái)2上,通過(guò)支臂6把感應(yīng)加熱線圈5與工件表面之間的距離調(diào)整到合適的范圍,再通過(guò)小型電機(jī)8驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤4轉(zhuǎn)動(dòng),把感應(yīng)加熱線圈5移動(dòng)至激光加工方向的前端,此時(shí),可以啟動(dòng)激光發(fā)生器3、自動(dòng)送粉裝置、數(shù)控工作臺(tái)2,工件隨數(shù)控工作臺(tái)2運(yùn)動(dòng),進(jìn)行激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆;感應(yīng)加熱線圈5的位置可隨激光加工方向的改變隨時(shí)作出調(diào)整。
[0028]該設(shè)備也可以用于對(duì)不同的板材14進(jìn)行加工,如圖1所示是對(duì)平板進(jìn)行熔覆處理的示意圖,圖4為對(duì)波紋板進(jìn)行熔覆處理的示意圖。
[0029]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和變型,上述假設(shè)的這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備,包括機(jī)身及設(shè)于機(jī)身上的數(shù)控工作臺(tái)、激光發(fā)生器、自動(dòng)送粉裝置,激光發(fā)生器位于數(shù)控工作臺(tái)上方,送粉裝置位于激光發(fā)生器旁,其特征在于:所述激光發(fā)生器下方設(shè)置一與其同軸的旋轉(zhuǎn)盤,所述旋轉(zhuǎn)盤可繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng);所述旋轉(zhuǎn)盤的邊緣且位于其下方設(shè)有與其聯(lián)動(dòng)的感應(yīng)加熱線圈;所述機(jī)身上還設(shè)有一支臂,所述支臂上設(shè)有與旋轉(zhuǎn)盤配合的圓形軌道及驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的小型電機(jī),所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上連接有齒輪,旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)有與所述齒輪嚙合的齒圈,所述齒圈與旋轉(zhuǎn)盤同軸;所述自動(dòng)送粉裝置上設(shè)有粉末預(yù)熱裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備,其特征在于:所述的自動(dòng)送粉裝置包括送粉管,所述送粉管末端設(shè)有噴嘴,所述的粉末預(yù)熱裝置設(shè)置于送粉管與噴嘴之間,所述的粉末預(yù)熱裝置包括殼體、電加熱絲、螺旋狀導(dǎo)料槽;所述導(dǎo)料槽設(shè)置于殼體內(nèi),導(dǎo)料槽一端與送粉管連通另一端與噴嘴連通,所述電加熱絲設(shè)置于殼體與導(dǎo)料槽之間;所述導(dǎo)料槽的截面為U形。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備,其特征在于:所述的電加熱絲為彈簧狀,所述導(dǎo)料槽位于電加熱絲中間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備,其特征在于:所述的感應(yīng)加熱線圈通過(guò)一條形支架固定在旋轉(zhuǎn)盤上,所述感應(yīng)加熱線圈可拆卸地設(shè)置于條形支架的下端。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備,其特征在于:所述的感應(yīng)加熱線圈為圓環(huán)形。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備,其特征在于:所述的支臂可在上下方向進(jìn)行高度調(diào)節(jié)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備,其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)盤為圓環(huán)狀,其上設(shè)有與齒輪嚙合的外齒圈。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備,其特征在于:所述的數(shù)控工作臺(tái)上設(shè)置固定工件的夾持裝置。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備,包括機(jī)身及設(shè)于機(jī)身上的數(shù)控工作臺(tái)、激光發(fā)生器、自動(dòng)送粉裝置,激光發(fā)生器位于數(shù)控工作臺(tái)上方,送粉裝置位于激光發(fā)生器旁,所述激光發(fā)生器下方設(shè)置一與其同軸的旋轉(zhuǎn)盤,所述旋轉(zhuǎn)盤可繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng);所述旋轉(zhuǎn)盤的邊緣且位于其下方設(shè)有與其聯(lián)動(dòng)的感應(yīng)加熱線圈;所述機(jī)身上還設(shè)有一支臂,所述支臂上設(shè)有與旋轉(zhuǎn)盤配合的圓形軌道及驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的小型電機(jī),所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上連接有齒輪,旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)有與所述齒輪嚙合的齒圈,所述齒圈與旋轉(zhuǎn)盤同軸;所述自動(dòng)送粉裝置上設(shè)有粉末預(yù)熱裝置。本發(fā)明的目的在于提供一種激光-感應(yīng)復(fù)合熔覆加工設(shè)備,該設(shè)備通用性較強(qiáng),可以對(duì)板狀工件的表面進(jìn)行熔覆處理。
【IPC分類】C23C24/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105154875
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510601352
【發(fā)明人】陳希章, 王艷虎, 薛偉, 張大偉
【申請(qǐng)人】溫州大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年9月14日