CN106148947A - 一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构 - Google Patents

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Abstract

一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构，包括带宽调节机构、用于发射激光束的激光腔、带宽调节标尺以及多个围在激光腔外围的喷嘴，带宽调节机构安装在所述的激光腔外壁，所述的带宽调节机构包括第一调节板、第二调节板、第三调节板和第四调节板，喷嘴安装在第四调节板上，喷嘴射出的粉末与激光腔射出的激光交汇在激光束焦点处，喷嘴上部与进粉管连通，每根喷嘴对应配置一根水冷腔进出水管；带宽调节标尺设置在所述的带宽调节机构上。本发明的有益效果是：带宽调节机构能方便的调节送粉喷嘴的角度、高度、左右位置，使其达到所需的送粉宽度，使得在熔池活动时能够将熔化的粉末材料均匀分布及凝固。

Description

一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构
技术领域
本发明涉及一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构。
背景技术
激光熔覆技术在进入本世纪后飞速发展，被广泛应用于直接成型、再制造等生产工艺。激光熔覆适用材料广泛、柔性化程度高、无模近终成形等独特优势，具有良好的发展前景。在一些大型工件的修复，如大型轴类零件表面、大面积平面激光熔覆等场合，利用矩形光斑进行熔覆，能够大大提高熔覆效率，同时由于减少了搭接次数而使得熔覆层的质量也得到提高。另外，大功率的直接输出半导体激光器在最近几年得到了工业化应用，其显著的优点在于一体化设计、成本低，维护方便等，并可方便变换矩形光斑尺寸，使得其在市场上很受欢迎。
现矩形光斑激光熔覆工艺中送粉方式可分为预置式和同步式，预置式采用热喷涂、电镀、电沉积、等离子喷涂或直接粘接、粉末松散铺展等方法,将熔覆层材料预先粘接在基体表面,然后利用激光辐照,使熔覆层材料和基体材料熔化,进而实现冶金结合；同步式激光熔覆则是熔覆材料直接送入激光束中，送粉和熔覆同步进行。同步式激光熔覆一般是一个矩形光斑对应一个或一组送粉喷嘴，并固定安装。但现在市场上的直接输出半导体激光器或光纤输出的固体激光器、碟片激光器、半导体激光器、光纤激光器等其它不同类型的激光器都可轻松实现光束形状变换。依据熔覆工艺要求，变换光斑后，就必须更换送粉喷嘴，比较麻烦，也增加了准备时间及费用。
所以开发一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整方法及机构对激光宽带熔覆工业化应用具有重要的意义。
发明内容
本发明针对目前的激光熔覆不能灵活调整熔覆层宽度的问题，提出了一种能根据需要调整熔覆层宽度的一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构。
本发明所述的一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构，其特征在于：包括带宽调节机构、用于发射激光束的激光腔、带宽调节标尺以及多个围在激光腔外围的喷嘴，所述的带宽调节机构安装在所述的激光腔外壁，所述的带宽调节机构包括第一调节板、第二调节板、第三调节板和第四调节板，所述的第一调节板与所述的激光腔垂直滑动连接，所述的第二调节板的上部与所述的第一调节板水平滑动连接，所述的第二调节板的底部与所述的第三调节板水平滑动连接，所述的第三调节板与所述的第四调节板滑动连接，所述的喷嘴安装在第四调节板上，并且所述的喷嘴射出的粉末与激光腔射出的激光交汇在激光束焦点处，所述的喷嘴上部与进粉管连通，每根喷嘴对应配置一根水冷腔进出水管，其中所述的水冷腔进出水管的水冷腔位于喷嘴粉末流道的下方；所述的带宽调节标尺设置在所述的带宽调节机构上。
所述的带宽调节标尺包括用于安装在激光腔上的连接件和用于测量熔覆层的带宽的L型标尺，其中所述的L型标尺上部设有滑槽，所述的连接件通过定位螺栓卡在所述的滑槽内。
所述的第一调节板上设有用于调整喷嘴高度的垂直滑槽，所述的垂直滑槽处设有用于定位的第一调节螺栓，所述的第一调节板通过卡入垂直滑槽的第一调节螺栓与所述的激光腔外壁连接。
所述的第二调节板上设有多条用于调节喷嘴水平方向移动的水平条形槽，所述的第二调节板的上部通过卡入水平条形槽的第二调节螺栓与所述的第一调节板连接。
所述的第三调节板上设有水平滑槽，所述的第三调节板通过卡入水平滑槽的第三调节螺栓与所述的第二调节板的下部连接。
所述的第四调节板上设有用于调节喷嘴倾斜圆心角的弧形槽，所述的第四调节板通过卡入弧形槽的第四调节螺栓与所述的第三调节板连接。
所述的激光腔外围对称设置两个喷嘴，并且所得喷嘴的出粉口为矩形。
喷嘴调整角度范围为与水平工件夹角15-75°，与工件距离为5mm-30mm，喷嘴水平相对重合为20-100％的喷嘴出口宽度。
本方法及机构的送粉喷嘴适用于其出口宽度的1-2.4倍的光斑尺寸。
本发明的有益效果是：1)本发明涉及的矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整方法及机构采用金属熔化后的液滴能在熔池中流动的原理。在激光光斑内熔化的粉末液滴，在基体熔池寿命内，主要通过熔池对流实现熔覆材料的均匀分布及较平整的外观形貌。送粉带宽一般约为光斑尺寸的50％；2)带宽调节机构能方便的调节送粉喷嘴的角度、高度、左右位置，使其达到所需的送粉宽度，使得在熔池活动时能够将熔化的粉末材料均匀分布及凝固。并可通过送粉喷嘴前端的带宽标尺读数，直观准确的实现送粉带宽调节。
附图说明
图1为本发明矩形激光熔覆送粉带宽调节结构示意图。
图2为右侧送粉喷嘴放大视图。
图3为右侧送粉喷嘴的主视图。
图4为带宽调节标尺。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明
参照附图：
实施例1本发明所述的一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构，包括带宽调节机构1、用于发射激光束的激光腔2、带宽调节标尺3以及多个围在激光腔外围的喷嘴4，所述的带宽调节机构1安装在所述的激光腔2外壁，所述的带宽调节机构1包括第一调节板11、第二调节板12、第三调节板13和第四调节板14，所述的第一调节板11与所述的激光腔2垂直滑动连接，所述的第二调节板12的上部与所述的第一调节板11水平滑动连接，所述的第二调节板12的底部与所述的第三调节板13水平滑动连接，所述的第三调节板13与所述的第四调节板14滑动连接，所述的喷嘴4安装在第四调节板14上，并且所述的喷嘴4射出的粉末与激光腔2射出的激光交汇在激光束焦点处，所述的喷嘴4上部与进粉管5连通，每根喷嘴4对应配置一根水冷腔进出水管6，其中所述的水冷腔进出水管6的水冷腔位于喷嘴粉末流道的下方；所述的带宽调节标尺3设置在所述的带宽调节机构1上。
所述的带宽调节标尺3包括用于安装在激光腔上的连接件31和用于测量熔覆层的带宽的L型标尺32，其中所述的L型标尺32上部设有滑槽321，所述的连接件31通过定位螺栓卡在所述的滑槽内。
所述的第一调节板11上设有用于调整喷嘴高度的垂直滑槽111，所述的垂直滑槽111处设有用于定位的第一调节螺栓112，所述的第一调节板11通过卡入垂直滑槽111的第一调节螺栓112与所述的激光腔2外壁连接。
所述的第二调节板12上设有多条用于调节喷嘴水平方向移动的水平条形槽121，所述的第二调节板12的上部通过卡入水平条形槽121的第二调节螺栓122与所述的第一调节板11连接。
所述的第三调节板13上设有水平滑槽131，所述的第三调节板13通过卡入水平滑槽131的第三调节螺栓132与所述的第二调节板12的下部连接。
所述的第四调节板14上设有用于调节喷嘴倾斜圆心角的弧形槽141，所述的第四调节板14通过卡入弧形槽141的第四调节螺栓142与所述的第三调节板连接。
所述的激光腔2外围对称设置两个喷嘴4，并且所得喷嘴4的出粉口为矩形。
喷嘴4调整角度范围为与水平工件夹角15-75°，与工件距离为5mm-30mm，喷嘴水平相对重合为20-100％的喷嘴出口宽度。
本方法及机构的送粉喷嘴适用于其出口宽度的1-2.4倍的光斑尺寸。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (8)

1.一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构，其特征在于：包括带宽调节机构、用于发射激光束的激光腔、带宽调节标尺以及多个围在激光腔外围的喷嘴，所述的带宽调节机构安装在所述的激光腔外壁，所述的带宽调节机构包括第一调节板、第二调节板、第三调节板和第四调节板，所述的第一调节板与所述的激光腔垂直滑动连接，所述的第二调节板的上部与所述的第一调节板水平滑动连接，所述的第二调节板的底部与所述的第三调节板水平滑动连接，所述的第三调节板与所述的第四调节板滑动连接，所述的喷嘴安装在第四调节板上，并且所述的喷嘴射出的粉末与激光腔射出的激光交汇在激光束焦点处，所述的喷嘴上部与进粉管连通，每根喷嘴对应配置一根水冷腔进出水管，其中所述的水冷腔进出水管的水冷腔位于喷嘴粉末流道的下方；所述的带宽调节标尺设置在所述的带宽调节机构上。
2.如权利要求1所述的一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构，其特征在于：所述的带宽调节标尺包括用于安装在激光腔上的连接件和用于测量熔覆层的带宽的L型标尺，其中所述的L型标尺上部设有滑槽，所述的连接件通过定位螺栓卡在所述的滑槽内。
3.如权利要求1所述的一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构，其特征在于：所述的第一调节板上设有用于调整喷嘴高度的垂直滑槽，所述的垂直滑槽处设有用于定位的第一调节螺栓，所述的第一调节板通过卡入垂直滑槽的第一调节螺栓与所述的激光腔外壁连接。
4.如权利要求1所述的一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构，其特征在于：所述的第二调节板上设有多条用于调节喷嘴水平方向移动的水平条形槽，所述的第二调节板的上部通过卡入水平条形槽的第二调节螺栓与所述的第一调节板连接。
5.如权利要求1所述的一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构，其特征在于：所述的第三调节板上设有水平滑槽，所述的第三调节板通过卡入水平滑槽的第三调节螺栓与所述的第二调节板的下部连接。
6.如权利要求1所述的一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构，其特征在于：所述的第四调节板上设有用于调节喷嘴倾斜圆心角的弧形槽，所述的第四调节板通过卡入弧形槽的第四调节螺栓与所述的第三调节板连接。
7.如权利要求3所述的一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构，其特征在于：所述的激光腔外围对称设置两个喷嘴，并且所得喷嘴的出粉口为矩形。
8.如权利要求7所述的一种矩形光斑激光熔覆涂层单条宽度调整机构，其特征在于：喷嘴调整角度范围为与水平工件夹角15-75°，与工件距离为5mm-30mm，喷嘴水平相对重合为20-100％的喷嘴出口宽度。
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Assignee: HANGZHOU BOHUA LASER TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: ZHEJIANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2020980000584

Denomination of invention: Rectangular spot laser cladding coating single strip width adjusting mechanism

Granted publication date: 20181016

License type: Common License

Record date: 20200311