CN105154875B - 一种激光‑感应复合熔覆加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光‑感应复合熔覆加工设备，包括机身及设于机身上的数控工作台、激光发生器、自动送粉装置，激光发生器位于数控工作台上方，送粉装置位于激光发生器旁，所述激光发生器下方设置一与其同轴的旋转盘，所述旋转盘可绕其轴线转动；所述旋转盘的边缘且位于其下方设有与其联动的感应加热线圈；所述机身上还设有一支臂，所述支臂上设有与旋转盘配合的圆形轨道及驱动旋转盘转动的小型电机，所述电机驱动轴上连接有齿轮，旋转盘上设有与所述齿轮啮合的齿圈，所述齿圈与旋转盘同轴；所述自动送粉装置上设有粉末预热装置。本发明的目的在于提供一种激光‑感应复合熔覆加工设备，该设备通用性较强，可以对板状工件的表面进行熔覆处理。

Description

一种激光-感应复合熔覆加工设备
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种激光-感应复合熔覆加工设备。
背景技术
激光熔覆是指利用激光束将涂层材料和基体表面薄层同时熔化，快速凝固后形成与基体冶金结合的低稀释率表面涂层的热加工方法。由于激光熔覆具有稀释率低、熔覆层成分能够精确控制、工件热变形小及熔覆层组织均匀细密等诸多优点，因此引起了国内外的普遍关注。但是，激光熔覆技术也存在一些问题，如熔覆过程中覆层易产生裂纹，生产率偏低及生产成本相对较高等，制约了其进一步发展。
感应熔覆技术是以感应热源作为能量源，熔化熔覆层的过程。其特点是可以高效快速地获得大面积熔覆层，且生产成本较低，但具有熔覆层的致密性差等缺陷。
激光-感应复合熔覆技术是将感应电磁加热与激光熔覆实时复合的新型熔覆技术。作为激光熔覆的升级技术，它能够弥补单纯激光熔覆能量不足及热源分布不利的缺点，具有熔覆速度快、熔覆沉积率高、工艺稳定性好、易于形成冶金结合、容易获得无裂纹的熔覆涂层等优点。激光-感应复合熔覆技术不是激光和感应热源的简单相加，感应加热的引入使熔覆过程中的物理化学变化更加复杂，因而对熔覆工艺、熔覆层的组织及性能等产生很大的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光-感应复合熔覆加工设备，该设备通用性较强，可以对板状工件的表面进行熔覆处理。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种激光-感应复合熔覆加工设备，包括机身及设于机身上的数控工作台、激光发生器、自动送粉装置，激光发生器位于数控工作台上方，送粉装置位于激光发生器旁，其特征在于：所述激光发生器下方设置一与其同轴的旋转盘，所述旋转盘可绕其轴线转动；所述旋转盘的边缘且位于其下方设有与其联动的感应加热线圈；所述机身上还设有一支臂，所述支臂上设有与旋转盘配合的圆形轨道及驱动旋转盘转动的小型电机，所述电机驱动轴上连接有齿轮，旋转盘上设有与所述齿轮啮合的齿圈，所述齿圈与旋转盘同轴；所述自动送粉装置上设有粉末预热装置。
本发明还进一步设置为，所述的自动送粉装置包括送粉管，所述送粉管末端设有喷嘴，所述的粉末预热装置设置于送粉管与喷嘴之间，所述的粉末预热装置包括壳体、电加热丝、螺旋状导料槽；所述导料槽设置于壳体内，导料槽一端与送粉管连通另一端与喷嘴连通，所述电加热丝设置于壳体与导料槽之间；所述导料槽的截面为U形。
本发明还进一步设置为，所述的电加热丝为弹簧状，所述导料槽位于电加热丝中间。
本发明还进一步设置为，所述的感应加热线圈通过一条形支架固定在旋转盘上，所述感应加热线圈可拆卸地设置于条形支架的下端。
本发明还进一步设置为，所述的感应加热线圈为圆环形。
本发明还进一步设置为，所述的支臂可在上下方向进行高度调节。
本发明还进一步设置为，所述的旋转盘为圆环状，其上设有与齿轮啮合的外齿圈。
本发明还进一步设置为，所述的数控工作台上设置固定工件的夹持装置。
本发明的有益效果：上述技术方案把激光熔覆加工与感应熔覆加工复合在一起，使激光热源和感应热源复合用于熔覆，提高了熔覆加工的效率，且感应加热线圈位于激光加工方向的前端，感应加热线圈事先对工件表面进行预处理，输粉管上设有粉末预热装置，事先对粉末进行预热，上述设置能有效降低熔池的温度梯度，进一步的提高了熔覆加工的效率，且对改善熔覆层组织和抑制熔覆层裂纹有积极作用；同时，感应加热线圈为可活动设置，其可根据激光的加工方向进行调节，调节至激光的加工方向的前端，保障对工件的预处理。
附图说明
图1为本发明的结构示意图之一；
图2为图1中的A部放大图；
图3为本发明送粉管的剖视图；
图4为本发明的结构示意图之二。
图中标号含义：1-机身；2-数控工作台；3-激光发生器；4-旋转盘；41-外齿圈；5-感应加热线圈；6-支臂；7-圆形轨道；8-小型电机；9-齿轮；10-粉末预热装置；101-壳体；102-电加热丝；103-导料槽；11-送粉管；12-喷嘴；13-条形支架；14-板材。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
以下参考图1至图4对本发明进行说明。
一种激光-感应复合熔覆加工设备，包括机身1及设于机身1上的数控工作台2、激光发生器3、自动送粉装置，激光发生器3位于数控工作台2的上方，送粉装置位于激光发生器3旁；所述激光发生器3下方设置一与其同轴的旋转盘4，所述旋转盘4可绕其轴线转动，所述旋转盘4的边缘且位于其下方设有与其联动的感应加热线圈5，通过该设置可对感应加热线圈5的位置进行调节，使感应加热线圈5一直处于激光加工方向的前端，保障感应加热线圈5对工件表面的预处理；旋转盘4位圆环状，激光从其中间穿过；所述机身1上还设有一支臂6，所述支臂6一端连接于机身1，另一端设有与旋转盘4配合的圆形轨道7，所述支臂6上设有驱动旋转盘4转动的小型电机8，所述电机驱动轴上连接有齿轮9，旋转盘4上设有与所述齿轮9啮合的外齿圈41，所述外齿圈41与旋转盘4同轴，上述设置通过小型电机8驱动旋转盘4转动，实现对感应加热线圈5位置的调节。
自动送粉装置包括送粉器(图为示)和送粉管11，送粉管11与送粉器连接，通过送粉管11把送粉器中的粉末送入熔池，送粉管11固设于激光发生器3旁，所述送粉管11末端设有喷嘴12，所述送粉管11与喷嘴12之间设有粉末预热装置10，所述的粉末预热装置10包括壳体101、电加热丝102、螺旋状导料槽103；所述导料槽103设置于壳体101内，导料槽103一端与送粉管11连通另一端与喷嘴12连通，所述电加热丝102为弹簧状，电加热丝102设置于壳体101内壁上，导料槽103位于电加热丝102中间，所述导料槽103的截面为U形；从送粉管11出来的粉末流入导料槽103上，沿着导料槽103流向喷嘴12，再从喷嘴12进入熔池，粉末经过壳体101时，电加热丝102对粉末进行预热处理，螺旋状导料槽103能延长粉末预热的时间，使预热更充分，导料槽103的截面为U形使粉末直接暴露在加热源下，使预热更充分，弹簧状的电加热丝102使导料槽103受热均匀。
感应加热线圈5通过一条形支架13固定在旋转盘4上，所述感应加热线圈5可拆卸地设置于条形支架13的下端，该可拆卸设置便于感应加热线圈5的更换，可以根据需要选用不同型号的感应加热线圈5，本实施例中感应加热线圈5为圆环形，感应加热线圈5通过线缆与高频感应加热电源(图未示)连接。
支臂6可在上下方向进行高度调节，通过该设置可调节感应加热线圈5与工件表面之间的距离，以选择合适的热感应高度。
数控工作台2上设置固定工件的夹持装置(图为示)，工件通过夹持装置固定在数控工作台2，并随数控工作台2一起移动。
加工时，工件固定在数控工作台2上，通过支臂6把感应加热线圈5与工件表面之间的距离调整到合适的范围，再通过小型电机8驱动旋转盘4转动，把感应加热线圈5移动至激光加工方向的前端，此时，可以启动激光发生器3、自动送粉装置、数控工作台2，工件随数控工作台2运动，进行激光-感应复合熔覆；感应加热线圈5的位置可随激光加工方向的改变随时作出调整。
该设备也可以用于对不同的板材14进行加工，如图1所示是对平板进行熔覆处理的示意图，图4为对波纹板进行熔覆处理的示意图。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种激光-感应复合熔覆加工设备，包括机身及设于机身上的数控工作台、激光发生器、自动送粉装置，激光发生器位于数控工作台上方，送粉装置位于激光发生器旁，其特征在于：所述激光发生器下方设置一与其同轴的旋转盘，所述旋转盘可绕其轴线转动；所述旋转盘的边缘且位于其下方设有与其联动的感应加热线圈；所述机身上还设有一支臂，所述支臂上设有与旋转盘配合的圆形轨道及驱动旋转盘转动的小型电机，所述电机驱动轴上连接有齿轮，旋转盘上设有与所述齿轮啮合的齿圈，所述齿圈与旋转盘同轴；所述自动送粉装置上设有粉末预热装置。
2.根据权利要求1所述的一种激光-感应复合熔覆加工设备，其特征在于：所述的自动送粉装置包括送粉管，所述送粉管末端设有喷嘴，所述的粉末预热装置设置于送粉管与喷嘴之间，所述的粉末预热装置包括壳体、电加热丝、螺旋状导料槽；所述导料槽设置于壳体内，导料槽一端与送粉管连通另一端与喷嘴连通，所述电加热丝设置于壳体与导料槽之间；所述导料槽的截面为U形。
3.根据权利要求2所述的一种激光-感应复合熔覆加工设备，其特征在于：所述的电加热丝为弹簧状，所述导料槽位于电加热丝中间。
4.根据权利要求1所述的一种激光-感应复合熔覆加工设备，其特征在于：所述的感应加热线圈通过一条形支架固定在旋转盘上，所述感应加热线圈可拆卸地设置于条形支架的下端。
5.根据权利要求4所述的一种激光-感应复合熔覆加工设备，其特征在于：所述的感应加热线圈为圆环形。
6.根据权利要求1所述的一种激光-感应复合熔覆加工设备，其特征在于：所述的支臂可在上下方向进行高度调节。
7.根据权利要求1所述的一种激光-感应复合熔覆加工设备，其特征在于：所述的旋转盘为圆环状，其上设有与齿轮啮合的外齿圈。
8.根据权利要求1所述的一种激光-感应复合熔覆加工设备，其特征在于：所述的数控工作台上设置固定工件的夹持装置。
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