CN107962296B - 一种用于激光堆焊的送粉结构以及激光堆焊装置 - Google Patents

一种用于激光堆焊的送粉结构以及激光堆焊装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107962296B
CN107962296B CN201711208613.4A CN201711208613A CN107962296B CN 107962296 B CN107962296 B CN 107962296B CN 201711208613 A CN201711208613 A CN 201711208613A CN 107962296 B CN107962296 B CN 107962296B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder feeding
powder
laser
feeding pipe
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711208613.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107962296A (zh
Inventor
姚成武
刘恩泽
冯凯
黄坚
李铸国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201711208613.4A priority Critical patent/CN107962296B/zh
Publication of CN107962296A publication Critical patent/CN107962296A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107962296B publication Critical patent/CN107962296B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于激光堆焊的送粉结构，包括可上下移动的支架、支撑在支架上的储粉漏斗、上端与储粉漏斗的下端开口连通的送粉管，所述送粉管的下端能够插入到待焊接工件的深孔中。该送粉结构能够有效地减少粉末材料在焊接时的飞溅，进而能够有效地改善焊接效果。

Description

一种用于激光堆焊的送粉结构以及激光堆焊装置
技术领域
本发明涉及激光焊接领域，尤其涉及一种用于激光堆焊的送粉结构以及激光堆焊装置。
背景技术
对于小内径零件的内壁堆焊，工艺过程复杂、产品质量不稳定，故一直是各类加工制造企业的难点。针对小口径深孔零件，目前主要采用的焊接方法有传统的手工电弧堆焊(SMAW)、熔化极气体保护焊(MIG、MAG)和非熔化极保护焊(TIG)以及激光堆焊等。从检索的文献和资料来看，采用将焊接热源伸入小口径零件深孔内，在其内壁实施送丝堆焊是主要采用的工艺方法。专利《深孔内壁堆焊方法》(专利申请号：CN201610002531.3)，公开了一种深孔内壁堆焊方法，对常规焊枪进行改造，调整延伸管的位置，使焊头对准深孔内部的焊接部位，将焊丝头部沿着送丝导管推送至焊头处，即可进行堆焊。
《一种小直径内壁堆焊焊枪头》(专利申请号：CN201410801254.3)，公开了一种小直径内壁堆焊焊枪头，其是由枪头体、压盖、钨极夹、钨极、气体保护罩、进气管、进水管和出水管组成，气体保护罩的瓷质弧形罩体与枪头体之间构成一保护气腔，可明显延长焊枪寿命。以上几种方法要求对焊枪进行一定的改造，增加制造过程的成本和难度。
专利《利用激光堆焊对孔内壁表面改性的表面改性的方法及装置》(专利申请号：201510489726.0)公开了一种深孔零件内壁激光堆焊制造工艺。该工艺方案是：采用载气式送粉至孔内，形成整个孔内的连续水平铺粉；通过倾斜激光束照射至内孔壁，使用激光束将粉末堆焊材料逐点熔覆在孔的内壁的表面上；随着铺粉送粉高度的增加，激光束斑点也随之协同上升。然而，该专利还存在载气式送粉方式的缺陷问题，即采用载气式送粉至孔内，由于保护气流的作用导致粉末在孔内发散、飞溅。在激光熔覆过程中，内壁在激光作用下受热后温度升高，飞溅粉末极易粘附在内壁上，并逐渐形成大块状颗粒。这种内壁粘附的大颗粒很难被激光完全熔化，从而成为堆焊层内的夹渣。另外，飞溅的粉末容易被激光烧蚀，形成大量氧化粉尘颗粒，研制影响激光熔覆过程。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于激光堆焊的送粉结构，采用靠自重下落的方式能够有效减小粉末材料的飞溅，改善焊接质量。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种用于激光堆焊的送粉结构，其特征在于，包括可上下移动的支架、支撑在支架上的储粉漏斗、上端与储粉漏斗的下端开口连通的送粉管，所述送粉管的下端能够插入到待焊接工件的深孔中。
优选地，所述送粉管包括倾斜设置的倾斜送粉管和上端与倾斜送粉管连通的竖向设置的竖向送粉管。
优选地，所述竖向送粉管上套设有支撑在支架上的保护套，所述保护套上设置有冷却装置。
优选地，所述冷却装置为水管。
本发明还提供了一种采用上述送粉结构的激光堆焊装置，包括用以向待焊接工件的深孔发射激光束的激光发射装置和设置在送粉管的下端的下方的用以固定待焊接工件的工件固定结构，所述送粉管的下端能够插入到固定在工件固定结构上的待焊接工件的深孔中。
优选地，所述激光发射装置焊接在支架上。
优选地，激光发射装置发射的激光束与竖直方向的夹角为3～15°。
优选地，所述工件固定结构能够旋转。
优选地，还包括同轴且可拆卸地设置在待焊接工件上方的延长套筒。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
该送粉结构采用自重的方式送粉并且送粉管下端与深孔的焊接平面的距离能够调节以保证合适的距离，这样能够有效地减小粉末材料的飞溅进而能够有效地改善焊接效果。
附图说明
图1是本发明的送料结构的结构图；
图2是图1的A-A视图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例一
如图1所示的一种激光堆焊的送粉结构，包括支架6、通过支撑杆51支撑在支架6上的储粉漏斗5、上端与储粉漏斗5的下端开口连通的送粉管3，所述送粉管3的下端插入到待焊接工件1的小口径深孔中用以对小孔进行激光焊接时提供焊接所需的粉末堆焊材料。单位时间的落粉量能够由储粉漏斗5上的开关控制进而能够根据需要调整落粉的速度，所述开关设置在储粉漏斗5的下端开口处，所述开关的工作原理可以采用现有技术。
所述送粉管3包括倾斜设置的倾斜送粉管31和与倾斜送粉管31的下端连通且竖直设置的竖向送粉管31，所述倾斜送粉管31的倾斜角度能够根据实际情况进行确定。
在所述竖向送粉管31上套设有保护套4，所述保护套4固定在支架6上。在保护套4设置有冷却水管(未示出)，通过冷却水管能够将竖向送粉管71上的热量带走，进而能够避免在激光熔覆过程中送粉管3过热变形甚至熔化，以及避免送粉管3中熔覆粉末过热造成粉末粘结而导致送粉不畅、堵粉。
所述支架6可以上下移动，具体地，可以通过设置Z轴驱动机构带动支架6上下移动，而Z轴驱动机构可以为电机和丝杆配合的方式，也可以为现有技术中的其它方式。通过支架6的上下移动，能够保证送粉管3的下端始终与焊接表面保持一定的高度。
实施例二
该实施例为具有实施例一的送粉结构的激光堆焊装置。
如图1和图2所示，该激光堆焊装置除了具有上述送粉结构外，还具有用以固定待焊接工件1的工件固定结构7，所述工件固定结构7可以为卡盘。所述工件固定结构7设置在送粉管3下端的下方，当所述待焊接工件1固定在工件固定结构7上时，所述送粉管的下端能够插入到待焊接工件1的小口径深孔中。
所述激光堆焊装置还包括激光发射装置(未示出)，所述激光发射装置能够朝着待焊接工件1的小口径深孔的侧壁上且靠近焊接平面的位置。并且，激光发射装置发射的激光束与竖直方向的夹角θ为3～15°，这样既可确保激光熔覆过程中熔覆粉末与内壁形成良好冶金结合，又能避免内壁部分区域熔化不良。
优选地，所述激光发射装置也设置在支架6进而能够保证激光发射装置和送粉结构的同步运动。同时，通过对送粉管3和激光发射装置进行调整能够使送粉和熔覆发生在同一平面上，这样能够保证焊接的质量。
优选地，所述工件固定结构7能够旋转以带动待焊接工件1的旋转进而能够保证焊接平面的均匀焊接。再加上送粉管3和激光发射装置的匀速竖直向上运动，从而在深孔的侧壁形成螺旋形上升的激光堆焊合金层。所述工件固定结构7的旋转以现有技术中的方式实现。
优选地，所述激光堆焊装置还包括与待焊接工件1的上端同轴连接的延长套筒2，所述延长套筒2可拆卸地固定在待焊接工件1的上端，这样当激光熔覆待焊接工件1的上表面边缘时，能够防止激光向外反射、粉末向外飞溅。
该激光堆焊装置的使用方法如下：将直径φ30mm的待焊接工件的底部装夹在卡盘上，并将延长套管2固定在零件上部，将送粉管3的出粉口移动至熔覆起始部位，保护套4中通冷却水，调节储粉漏斗5的开关使熔覆粉末以适当速度落入待熔覆区域，以倾斜角θ为8°的激光束照射孔壁进行激光熔覆。激光束、送粉管3在Z轴线正方向以速度0.3mm/s移动，待焊接工件的底部沿Z轴12r/min的速度旋转。连续激光熔覆时间为35min。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种用于激光堆焊的送粉结构，其特征在于，包括可上下移动的支架、支撑在支架上的储粉漏斗、上端与储粉漏斗的下端开口连通的送粉管、设置在所述储粉漏斗的下端开口处的开关，所述送粉管的下端能够插入到待焊接工件的深孔中，所述开关用于调整落粉的速度进而控制单位时间的落粉量，所述送粉管包括倾斜设置的倾斜送粉管和上端与倾斜送粉管连通的竖向设置的竖向送粉管；
所述竖向送粉管上套设有支撑在支架上的保护套，所述保护套上设置有冷却装置；
还包括驱动机构，所述驱动机构驱动所述支架沿竖直方向上下移动，所述驱动机构包括电机和丝杆；
所述冷却装置为水管。
2.一种采用权利要求1所述的用于激光堆焊的送粉结构的激光堆焊装置，包括用以向待焊接工件的深孔发射激光束的激光发射装置和设置在送粉管的下端的下方的用以固定待焊接工件的工件固定结构、同轴且可拆卸地设置在待焊接工件上方的延长套筒，所述延长套筒上端设置有可通过激光束的通孔，所述送粉管的下端能够插入到固定在工件固定结构上的待焊接工件的深孔中，所述开关用于调节使熔覆粉末以适当速度落入待熔覆区域；
所述激光发射装置焊接在所述支架上；
所述激光发射装置发射的激光束照射在待焊接工件靠近焊接平面的侧壁上。
3.根据权利要求2所述的激光堆焊装置，其特征在于，所述激光发射装置发射的激光束与竖直方向的夹角为3～15°。
4.根据权利要求2所述的激光堆焊装置，其特征在于，所述工件固定结构能够旋转。
CN201711208613.4A 2017-11-27 2017-11-27 一种用于激光堆焊的送粉结构以及激光堆焊装置 Active CN107962296B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711208613.4A CN107962296B (zh) 2017-11-27 2017-11-27 一种用于激光堆焊的送粉结构以及激光堆焊装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711208613.4A CN107962296B (zh) 2017-11-27 2017-11-27 一种用于激光堆焊的送粉结构以及激光堆焊装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107962296A CN107962296A (zh) 2018-04-27
CN107962296B true CN107962296B (zh) 2020-07-10

Family

ID=61998637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711208613.4A Active CN107962296B (zh) 2017-11-27 2017-11-27 一种用于激光堆焊的送粉结构以及激光堆焊装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107962296B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108480634A (zh) * 2018-04-28 2018-09-04 上海第机床厂有限公司 零件深孔内壁激光3d打印金属成型温控系统
CN108817716B (zh) * 2018-09-18 2020-12-11 上海交通大学 一种适用于小规格孔内激光堆焊的送粉装置
CN109773337B (zh) * 2019-01-21 2024-09-24 深圳市华瀚激光科技有限公司 激光焊接装置及焊接防护罩
CN112172138B (zh) * 2020-09-07 2021-11-19 大连理工大学 一种光粉水平间距可调的激光沉积头装置以及光粉非同轴增材制造方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2917908Y (zh) * 2006-06-16 2007-07-04 北京工业大学 一种埋弧堆焊同步送粉器
CN102248161A (zh) * 2011-06-23 2011-11-23 严培义 粉末成形机可控式送粉机构
CN203794991U (zh) * 2014-03-19 2014-08-27 苏州大学张家港工业技术研究院 一种激光熔覆送粉喷嘴装置
CN203999815U (zh) * 2014-07-25 2014-12-10 北京大学工学院包头研究院 激光熔覆送粉喷嘴
CN205237316U (zh) * 2015-11-27 2016-05-18 武汉材料保护研究所 一种用于等离子喷焊枪之可控流量送粉器
CN106466759A (zh) * 2015-08-11 2017-03-01 上海交通大学 利用激光堆焊对孔内壁表面改性的表面改性的方法及装置
CN206200127U (zh) * 2016-10-18 2017-05-31 辽宁裕通石化机械仪表有限公司 适用于吹粉工艺激光金属粉末快速成型专用送粉器
CN206614146U (zh) * 2017-03-10 2017-11-07 浙江工业大学 一种熔覆轨迹可调的激光熔覆头构件

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2150214Y (zh) * 1992-09-21 1993-12-22 华中理工大学 自重式激光熔覆送粉装置
JPH09314364A (ja) * 1996-05-31 1997-12-09 Nkk Corp 部材の肉盛り溶接方法
CN101148760B (zh) * 2006-09-22 2010-07-21 苏州大学 激光加工成形制造光内送粉工艺与光内送粉喷头
JP2008178895A (ja) * 2007-01-25 2008-08-07 Hitachi Plant Technologies Ltd レーザ肉盛装置
CN201144284Y (zh) * 2007-12-22 2008-11-05 刘国胜 中低功率激光节粉熔覆用侧向同步送粉装置
CN104745999B (zh) * 2015-03-02 2017-03-08 安徽工业大学 一种基于激光冲击波技术的内孔孔壁冲击喷涂的方法及装置
CN107363391B (zh) * 2017-08-22 2022-08-16 上海永太汽车零部件有限公司 焊粉自动添加单元及丝锥加长焊接装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2917908Y (zh) * 2006-06-16 2007-07-04 北京工业大学 一种埋弧堆焊同步送粉器
CN102248161A (zh) * 2011-06-23 2011-11-23 严培义 粉末成形机可控式送粉机构
CN203794991U (zh) * 2014-03-19 2014-08-27 苏州大学张家港工业技术研究院 一种激光熔覆送粉喷嘴装置
CN203999815U (zh) * 2014-07-25 2014-12-10 北京大学工学院包头研究院 激光熔覆送粉喷嘴
CN106466759A (zh) * 2015-08-11 2017-03-01 上海交通大学 利用激光堆焊对孔内壁表面改性的表面改性的方法及装置
CN205237316U (zh) * 2015-11-27 2016-05-18 武汉材料保护研究所 一种用于等离子喷焊枪之可控流量送粉器
CN206200127U (zh) * 2016-10-18 2017-05-31 辽宁裕通石化机械仪表有限公司 适用于吹粉工艺激光金属粉末快速成型专用送粉器
CN206614146U (zh) * 2017-03-10 2017-11-07 浙江工业大学 一种熔覆轨迹可调的激光熔覆头构件

Also Published As

Publication number Publication date
CN107962296A (zh) 2018-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107962296B (zh) 一种用于激光堆焊的送粉结构以及激光堆焊装置
JP3205267U (ja) ホットワイヤｔｉｇポジション熱制御を用いた溶接のためのシステム
EP2744619B1 (en) Method to start and use combination filler wire feed and high intensity energy source for welding
JP3200387U (ja) 溶接パッドルと共にコンシューマブルを用いるシステム
US20030222059A1 (en) High energy beam cladding
JP2015523217A (ja) 調節可能な回転式アーク溶接方法およびシステム
US20140042131A1 (en) Laser welding consumable
CN108817716B (zh) 一种适用于小规格孔内激光堆焊的送粉装置
US8357876B1 (en) Narrow gap arc welding apparatus and method
JPS61193777A (ja) 円筒形加工物の表面に溶接ビ−ドを被着するための溶接装置および方法
KR20120138970A (ko) 레일구동방식의 횡방향 용접용 서브 머지드 아크용접장치
US6727465B1 (en) Apparatus for overlay welding of a tube exterior
JP2003245786A (ja) レーザ併用交流ミグパルスアーク溶接方法
JPS6339346B2 (zh)
KR102001171B1 (ko) 육성 용접 장치
JP6792196B2 (ja) 溶接装置及び溶接方法
GB1583070A (en) Arc welding and welding apparatus therefor
JP4771900B2 (ja) 溶接鋼管製造用の溶接装置
CN201313219Y (zh) 小孔内壁钴铬钨硬合金自动堆焊机
JP2017006968A (ja) 溶接装置及び溶接方法
JP2003191085A (ja) Ｙａｇレーザー溶接方法
CN109789503B (zh) 包括在操作中相对于焊炬主体独立地移动、特别是枢转的接触焊嘴的用于焊接或熔覆的焊炬
JP6965470B1 (ja) 配管の自動溶接又は溶断装置
EP1009575B1 (en) Improved welding torch and method of use
CN112935549B (zh) 一种窄间隙激光填丝焊接设备及其方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant