CN109183026A - 一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统 - Google Patents

一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统 Download PDF

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Abstract

一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统,包括底板;底板上安装有锻打机构、X方向伺服工作台和Z方向伺服工作台,X方向伺服工作台上安装有Y方向伺服工作台,Y方向伺服工作台与X方向伺服工作台垂直设置,Y方向伺服工作台上安装有无盖长方体容器,无盖长方体容器连接有惰性气体保护机构,无盖长方体容器上设置有基体预热机构,Z方向伺服工作台上安装有激光头。本发明的熔覆系统可以对基体材料进行预热,激光熔覆过后的能量余热通过锻打机构进行锻造,可在激光熔覆合金层表面产生塑性变形,裂纹数量与裂纹宽度明显减少,部分裂纹得到愈合,形成组织比较致密的熔覆层,达到材料激光熔覆再制造之后的质量高、成型率高的目的。

Description

一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统
技术领域
本发明属于激光加工技术领域,尤其涉及到一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统。
背景技术
激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷,是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔融凝固的方法,在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。现有的激光熔覆装置在熔覆过程中主要存在如下不足:
基体材料如铜、铝、铜合金及其铝合金,由于其具有高热导率、导热性好、散热较快等特点,当进行激光熔覆时,基体材料相对温度过低,熔覆层与基体之间结合较差,加工表面很难与熔覆粉末形成紧密结合的冶金涂层,实际加工涂层与基体之间会产生很多气孔,同时也容易脱落。
在激光熔覆再制造的过程中,基体材料和粉末在熔融状态下具有很高的活性和在高温下具有高氧化倾向。并且在激光加热的过程中,基体表面未熔融区域形成一层氧化膜,在随后的熔覆时,氧化膜的存在使得在已经氧化的基体表面难以继续熔覆。
在激光熔覆过程中,材料的熔化、凝固和冷却,都是在极快的条件下进行的,因熔覆材料与基体材料的热物性差异以及成形工艺等因素影响,在熔覆过程中必然产生热应力,其形态表现为拉应力。熔覆层表面在拉应力的作用下出现裂纹,严重影响了激光熔覆试件的质量,大大限制了激光熔覆工艺在企业中推广应用及批量工作生产。
发明内容
针对上述现有的问题和不足,本发明的目的在于提供一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统,该熔覆系统可以对基体材料进行预热,使不同的基体材料达到便于激光熔覆冶金结合的适宜温度;在熔覆过程中进行惰性气体保护,防止高温状况下基体材料和熔覆粉末的氧化;同时再利用锻打机构进行高频微锻造,可在激光熔覆合金层表面产生塑性变形,将合金层表面残余拉应力调整为残余压应力,裂纹数量与裂纹宽度明显减少,部分裂纹得到愈合。从而更好地达到材料激光熔覆再制造之后的质量高、成型率高的目的。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统,包括底板和锻打机构;底板上安装有锻打机构、X方向伺服工作台和Z方向伺服工作台,X方向伺服工作台上安装有Y方向伺服工作台,Y方向伺服工作台与X方向伺服工作台在水平面内,并且Y方向伺服工作台与X方向伺服工作台垂直设置,Y方向伺服工作台上安装有用于放置基体材料和熔覆材料的无盖长方体容器,无盖长方体容器连接有惰性气体保护机构,无盖长方体容器上设置有基体预热机构,Z方向伺服工作台在竖直平面内,并且Z方向伺服工作台与底板垂直设置,Z方向伺服工作台上安装有激光头。
本发明进一步的改进在于,无盖长方体容器内设置有带孔矩形块,带孔矩形块一侧壁上开设有进气孔,另一侧壁上开设有若干出气孔;惰性气体保护机构包括设置在底板上的氩气瓶和软管,软管一端与氩气瓶相连,另一端穿过带孔矩形块上的进气孔伸入到带孔矩形块内部,氩气通过若干出气孔分散至无盖长方体容器中。
本发明进一步的改进在于,基体预热机构包括安装于无盖长方体容器底部的保温壳体,保温壳体内设置有用于对基体材料加热的热电阻丝。
本发明进一步的改进在于,Z方向伺服工作台上还安装有驱动锻造机构和用于驱动锻造机构的驱动电机。
本发明进一步的改进在于,锻打机构包括第一锻造机构和第二锻造机构,第一锻造机构和第二锻造机构的结构相同;第一锻造机构和第二锻造机构分别设置在激光器的两侧,第一锻造机构与电机之间通过第一V带连接,第二锻造机构与电机之间通过第二V带连接。
本发明进一步的改进在于,驱动电机上安装有带轮,第一V带和第二V带一端均设置在带轮上,第一锻造机构上设置有第一电磁式离合器,第二锻造机构上设置有第二电磁式离合器,第一V带的另一端设置在第一电磁式离合器的带轮上,第二V带的另一端设置在第二电磁式离合器的带轮上。
本发明进一步的改进在于,第一电磁式离合器连接有第一主旋转轴,第一主旋转轴上套装有第一凸轮,第一凸轮上设置有第一连接块,第一连接块上安装有第一圆柱锤,第一圆柱锤设置在激光头一侧。
本发明进一步的改进在于,当X方向伺服工作台沿X轴正方向运动时,第一电磁式离合器通电后,第一电磁式离合器带动第一主旋转轴转动,第一主旋转轴和第一电磁式离合器通过第一键进行定位,第一主旋转轴两端套装于第一上固定板上;
当X方向伺服工作台沿X轴负方向运动时,第二电磁式离合器通电后,第二电磁式离合器带动第二主旋转轴转动,第二主旋转轴和第二电磁式离合器通过第三键进行定位,第二主旋转轴两端套装于第二上固定板上。
本发明进一步的改进在于,在第一上固定板一侧设置有轴承,第一主旋转轴上套装有第一凸轮,第一凸轮运动带动第一连接块进行上下运动,第一连接块上安装有第一连接轴,第一连接轴套装于第一连接块内部,第一定位螺栓和第一连接块刚性连接,第一凸轮的外轮和第一连接轴上套装的两个第一轴承运动,从而第一凸轮带动第一连接块运动,第一连接块中心位置套装有第一副旋转轴,第一副旋转轴两端均穿出第一上固定板,第一上固定板和第一副旋转轴之间设置有第一空心套筒,第一副旋转轴两端均设置有第一扭力弹簧,第一连接块上安装有第一圆柱锤,第一圆柱锤设置在激光头一侧,第一连接块带动圆柱锤进行锻打;第一电磁式离合器断电后,第一电磁式离合器的带轮与第一驱动电机的第一带轮一起运动,此时第二主旋转轴不工作;
在第二上固定板一侧设置有轴承,第二主旋转轴上套装有第二凸轮,第二凸轮运动带动第二连接块进行上下运动,第二连接块上安装有第二连接轴,第二连接轴套装于第二连接块内部,第二凸轮和第二连接轴上套装的两个第二轴承运动,从而第二凸轮带动第二连接块运动,第二连接块中心位置套装有第二副旋转轴,第二副旋转轴两端均穿出第二上固定板,第二上固定板和第二副旋转轴之间设置有第二套空心套筒,第二副旋转轴两端均设置有第二扭力弹簧,第二连接块上安装有第二圆柱锤,第二圆柱锤紧邻激光头一侧,第二连接块带动第二圆柱锤进行锻打;第二电磁式离合器断电之后,第二电磁式离合器的带轮与第二驱动电机的第二带轮一起运动,此时第一主旋转轴不工作。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
本发明的熔覆系统可以对基体材料进行预热,使不同的基体材料达到便于激光熔覆冶金结合的适宜温度;在熔覆过程中进行惰性气体保护,防止高温状况下基体材料和熔覆粉末的氧化;同时再激光熔覆过后的能量余热通过锻打机构进行高频微锻造,可在激光熔覆合金层表面产生塑性变形,将合金层表面残余拉应力调整为残余压应力,裂纹数量与裂纹宽度明显减少,部分裂纹得到愈合,形成组织比较致密的熔覆层。从而更好地达到材料激光熔覆再制造之后的质量高、成型率高的目的。
进一步的,通过设置带孔矩形块,惰性气体保护系统出气口采用喷洒装置即带孔矩形块,有效减少惰性气体对预置粉末的冲击力,更好的保证熔覆效果。
进一步的,利用电磁式离合器和伺服机床直线插补运动实时配合,利用电磁式离合器的通断分别控制两套锻打机构的运动,只采用一个驱动电机,节约资源。
进一步的,锻打机构利用凸轮的偏心运动原理,带动连接块和圆柱锤进行上下运动,同时设置有扭力弹簧,在达到高频锻打的同时可以有效减少整个装置的振动。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的整体分解示意图。
图3为本发明的惰性气体保护和基体预热结构示意图。
图4为激光熔覆过程示意图。
图5为锻打机构结构示意图。
图6为锻打机构结构示意图。
图7为第一锻打机构沿图6中A-A方向的剖视图。
图8为第一锻打机构沿图6中B-B方向的剖视图。
图9为本发明的整体结构主视图。
图10为第二锻打机构沿图9中C-C方向的剖视图。
图11为第二锻打机构沿图9中D-D方向的剖视图。
附图标记说明:
1为底板,2为惰性气体保护系统,3为Y方向伺服工作台,4为X方向伺服工作台,5为锻打机构,6为Z方向伺服工作台,7为激光头,8为熔覆层,9为基体材料,10为激光熔覆轨迹;
2-1为氩气瓶,2-2为导气软管,2-3为带孔矩形块,2-4为长方体容器,2-5为保温壳体,2-6为热电阻丝;
5-1-1为第一下固定板,5-1-2为第一扭力弹簧,5-1-3为第一上固定板,5-1-4为第一连接块,5-1-5为第一凸轮,5-1-6为第一主旋转轴,5-1-7为第一电磁式离合器,5-1-8为第一V带,5-1-9为第一圆柱锤,5-1-10为第一离合器安装板,5-1-11为第一弹性挡圈,5-1-12为第一长套筒,5-1-13为第一轴承端盖,5-1-14为第一轴用螺母,5-1-15为第一键,5-1-16为第二键,5-1-17为第一连接块定位螺栓,5-1-18为第一轴承,5-1-19为连第一接轴,5-1-20为第一定位螺栓,5-1-21为第一弹簧定位销,5-1-22为第一螺栓垫片,5-1-23为第一套空心套筒,5-1-24为第一副旋转轴;
5-2-1为第二下固定板,5-2-2为第二扭力弹簧,5-2-3为第二上固定板,5-2-4为第二连接块,5-2-5为第二凸轮,5-2-6为第二主旋转轴,5-2-7为第二电磁式离合器,5-2-8为第二V带,5-2-9为第二圆柱锤,5-2-10为第二离合器安装板,5-2-11为第二弹性挡圈,5-2-12为第二长套筒,5-2-13为第二轴承端盖,5-2-14为第二轴用螺母,5-2-15为第三键,5-2-16为第四键,5-2-17为第二连接块定位螺栓,5-2-18为第二轴承,5-2-19为第二连接轴,5-2-20为第二定位螺栓,5-2-21为第二弹簧定位销,5-2-22为第二螺栓垫片,5-2-23为第二套空心套筒,5-2-24为第二副旋转轴;
5-1为第一锻打机构,5-2为第二锻打机构,5-3为带轮,5-4为角钢板,5-5为驱动电机,5-6为长条形连接杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
如图1和图2所示,本发明的一种具有基体预热、氩气保护和锻打的激光熔覆系统,包括底板1、惰性气体保护机构、基体预热机构以及锻打机构5;底板1上安装有锻打机构5、X方向伺服工作台4和Z方向伺服工作台6,X方向伺服工作台4上安装有Y方向伺服工作台3,Y方向伺服工作台3与X方向伺服工作台4在水平面内,并且Y方向伺服工作台3与X方向伺服工作台4垂直设置,Y方向伺服工作台3上安装有用于放置基体材料和熔覆材料的无盖长方体容器2-4,无盖长方体容器2-4连接有惰性气体保护机构,无盖长方体容器2-4上设置有基体预热机构,Z方向伺服工作台6在竖直平面内,并且Z方向伺服工作台6与底板1垂直设置,Z方向伺服工作台6上安装有激光头7。
无盖长方体容器2-4内设置有带孔矩形块2-3,带孔矩形块2-3一侧壁上开设有进气孔,另一侧壁上开设有若干出气孔,如图3所示,惰性气体保护机构包括设置在底板1上的氩气瓶2-1和软管2-2,软管2-2一端与氩气瓶2-1相连,另一端穿过带孔矩形块2-3上的进气孔伸入到带孔矩形块2-3内部,氩气通过若干出气孔分散至长方体容器2-4中,使得预置熔覆粉末不至于被氩气吹走。
激光头7发射的激光束照射到无盖长方体容器2-4内部,进行激光熔覆,形成熔覆层8,熔覆过程参见图4所示。
参见图2和图3所示,基体预热机构包括安装于无盖长方体容器2-4底部的保温壳体2-5,保温壳体2-5内设置有用于对基体材料9加热的热电阻丝2-6,热电阻丝2-6呈现U形分布,热电阻丝2-6加热后可以为熔覆基体提供连续热量,使不同的基体材料达到便于激光熔覆冶金结合的适宜温度,接下来打开激光熔覆设备,氩气瓶2-1释放惰性气体通过导气软管2-2进入长方体容器2-4中,保护基体材料和预置粉末不在高温作用下被氧化。
如图5和图6所示,Z方向伺服工作台6上还安装有驱动锻造机构5和电机5-5,电机5-5用于驱动锻造机构5,具体的,锻打机构5包括第一锻造机构5-1和第二锻造机构5-2,第一锻造机构2-1和第二锻造机构5-2的结构相同;第一锻造机构5-1和第二锻造机构5-2分别设置在激光器7的两侧,第一锻造机构5-1与电机5-5之间通过第一V带5-1-8连接,第二锻造机构5-2与电机5-5之间通过第二V带5-2-8连接。即沿激光熔覆轨迹10正方向工作的为第一锻打机构5-1,相反方向工作的为第二锻打机构5-2,第一锻造机构5-1和第二锻造机构5-2均通过角钢板5-4螺栓与安装在Z方向伺服工作台6上的驱动电机5-5相连,具体的,驱动电机5-5上安装有带轮5-3,第一V带5-1-8和第二V带5-2-8一端均设置在带轮5-3上,第一锻造机构5-1上设置有第一电磁式离合器5-1-7,第二锻造机构5-2上设置有第二电磁式离合器5-2-7,第一V带5-1-8的另一端设置在第一电磁式离合器5-1-7的外圈带轮上,第二V带5-2-8的另一端设置在第二电磁式离合器5-2-7的外圈带轮上。第一电磁式离合器5-1-7连接有第一主旋转轴5-1-6,第一主旋转轴5-1-6上套装有第一凸轮5-1-5,第一凸轮5-1-5上设置有第一连接块5-1-4,第一连接块5-1-4上安装有第一圆柱锤5-1-9,第一圆柱锤5-1-9设置在激光头7一侧。第一连接块5-1-4与第二连接块5-2-4的下端均连接有用于锻打的长条形连接杆5-6。
参见图4、图7和图8所示,当X方向伺服工作台4沿X轴正方向运动时,第一电磁式离合器5-1-7通电,此时衔铁吸合,第一电磁式离合器5-1-7工作,第一电磁式离合器5-1-7设置在第一离合器安装板5-1-10上,第一离合器安装板5-1-10通过螺栓安装在第一上固定板5-1-3上,第一上固定板5-1-3通过螺栓安装在第一下固定板5-1-1上,整个第一锻打机构5-1通过第一下固定板5-1-1安装在底板1上,通电之后,第一电磁式离合器5-1-7带动第一主旋转轴5-1-6转动,第一主旋转轴5-1-6和第一电磁式离合器5-1-7通过第一键5-1-15进行定位,第一主旋转轴5-1-6两端套装于第一上固定板5-1-3上,具体的,第一主旋转轴5-1-6一端通过第一轴用螺母5-1-14和第一轴承端盖5-1-13进行定位,在第一上固定板5-1-3右侧设置有轴承,通过第一弹性挡圈5-1-11和轴肩进行定位,第一主旋转轴5-1-6上套装有第一凸轮5-1-5,通过第一长套筒5-1-12和第一主旋转轴5-1-6轴肩进行定位,第一凸轮5-1-5运动带动第一连接块5-1-4进行上下运动,第一连接块5-1-4上安装有第一连接轴5-1-19,第一连接轴5-1-19套装于第一连接块5-1-4内部,第一定位螺栓5-1-20和第一连接块5-1-4进行刚性连接,第一凸轮5-1-5的外轮和第一连接轴5-1-19上套装的两个第一轴承5-1-18相运动,从而第一凸轮5-1-5带动第一连接块5-1-4运动,第一连接块5-1-4中心位置套装有第一副旋转轴5-1-24,第一副旋转轴5-1-24两端均穿出第一上固定板5-1-3,第一上固定板5-1-3和第一副旋转轴5-1-24之间设置有第一空心套筒5-1-23,第一副旋转轴5-1-24两端均设置有第一扭力弹簧5-1-2,即第一扭力弹簧5-1-2套装在第一副旋转轴5-1-24端部,轴向定位通过第一弹簧定位销5-1-21并通过螺栓和第一垫片5-1-22安装于第一副旋转轴5-1-24两端,第一连接块5-1-4通过第二键5-1-16和第一连接块定位螺栓5-1-17进行刚性连接,第一连接块5-1-4上安装有第一圆柱锤5-1-9,第一圆柱锤5-1-9设置在激光头7一侧,第一连接块5-1-4带动圆柱锤5-1-9进行锻打;第一电磁式离合器5-1-7断电之后,第一电磁式离合器5-1-7的外圈带轮与第一驱动电机5-5的第一带轮5-3一起运动,此时第二主旋转轴5-2-6不工作。
如图9、图10和图11所示,当X方向伺服工作台4沿X轴负方向运动时,第二电磁式离合器5-2-7通电,此时衔铁吸合,第二电磁式离合器5-2-7工作,第二电磁式离合器5-2-7设置在第二离合器安装板5-2-10上,第二离合器安装板5-2-10通过螺栓安装在第二上固定板5-2-3上,第二上固定板5-2-3通过螺栓安装在第二下固定板5-2-1上,整个第二锻打机构5-2通过第二下固定板5-2-1安装在底板1上,第二电磁式离合器5-2-7通电之后,第二电磁式离合器5-2-7带动第二主旋转轴5-2-6转动,第二主旋转轴5-2-6和第二电磁式离合器5-2-7通过第三键5-2-15进行定位,第二主旋转轴5-2-6两端套装于第二上固定板5-2-3上,具体的,即第二主旋转轴5-2-6一端通过第二轴用螺母5-2-14和第二轴承端盖5-2-13进行定位,在第二上固定板5-2-3右侧设置有轴承,通过弹性挡圈5-2-11和轴肩进行定位,第二主旋转轴5-2-6上套装有第二凸轮5-2-5,通过第二长套筒5-2-12和第二主旋转轴5-2-6轴肩进行定位,第二凸轮5-2-5运动带动第二连接块5-2-4进行上下运动,第二连接块5-2-4上安装有第二连接轴5-2-19,第二连接轴5-2-19套装于第二连接块5-2-4内部,第二定位螺栓5-2-20和第二连接块5-2-4进行刚性连接,第二凸轮5-2-5的外轮和第二连接轴5-2-19上套装的两个第二轴承5-2-18相运动,从而第二凸轮5-2-5带动第二连接块5-2-4运动,第二连接块5-2-4中心位置套装有第二副旋转轴5-2-24,第二副旋转轴5-2-24两端均穿出第二上固定板5-2-3,第二上固定板5-2-3和第二副旋转轴5-2-24之间设置有第二套空心套筒5-2-23,第二副旋转轴5-2-24两端均设置有第二扭力弹簧5-2-2,即第二扭力弹簧5-2-2套装在第二副旋转轴5-2-24端部,轴向定位通过第二弹簧定位销5-2-21并通过螺栓和第二垫片5-2-22安装于第二副旋转轴5-2-24两端,第二连接块5-2-4通过第四键5-2-16和第二连接块定位螺栓5-2-17进行刚性连接,第二连接块5-2-4上安装有第二圆柱锤5-2-9,第二圆柱锤5-2-9紧邻激光头7一侧,第二连接块5-2-4带动第二圆柱锤5-2-9进行锻打;第二电磁式离合器5-2-7断电之后,第二电磁式离合器5-2-7外圈带轮与第二驱动电机5-5的第二带轮5-3一起运动,此时第一主旋转轴5-1-6不工作。
本发明的工作过程为:当在激光熔覆过程中,伺服机床在做直线插补运动时,X方向伺服机床在沿X轴正向运动时,第一电磁式离合器通电工作,带动第一主旋转轴5-1-6转动,第一主旋转轴5-1-6上套装有第一凸轮5-1-5,第一凸轮5-1-5运动带动主联动装置(即第一连接块5-1-4)进行上下运动,主联动装置设置有第一圆柱锤5-1-9,带动第一圆柱锤5-1-9进行正方向激光熔覆之后的锻打;当沿X轴负向运动时,第一电磁式离合器断电停止工作,第二电磁式离合器开始工作,带动第二主旋转轴5-2-6运动,第二主旋转轴5-2-6上套装有第二凸轮5-2-5,第二凸轮5-2-5运动带动主联动装置(即第二连接块5-2-4)进行上下运动,主联动装置设置有第二圆柱锤5-2-9,带动第二圆柱锤5-2-9进行负方向激光熔覆之后的锻打。
本发明中的第一电磁式离合器和第二电磁式离合器采用DC6V直流供电,采用PLC进行控制,和伺服机床直线插补运动实时配合。
每个凸轮带动相应的连接块进行上下运动时,采用两个轴承与凸轮运动,两个轴承通过短轴套装于连接块中,通过凸轮的偏心运动带动连接块的上下运动,连接块通过键连接套装于轴上,轴的两端均设置有扭力弹簧,扭力弹簧通过弹簧定位销和螺栓安装于两固定板上。
激光头两侧的锻打机构,即第一锻打机构和第二锻打机构在结构和安装方式上保持一致。
第一连接块5-1-4与第二连接块5-2-4的下端均连接有长条形连接杆5-6,长条形连接杆5-6和第一圆柱锤、第二圆柱锤之间通过螺栓进行刚性连接,达到锻打的目的。

Claims (9)

1.一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统,其特征在于,包括底板(1)和锻打机构(5);底板(1)上安装有锻打机构(5)、X方向伺服工作台(4)和Z方向伺服工作台(6),X方向伺服工作台(4)上安装有Y方向伺服工作台(3),Y方向伺服工作台(3)与X方向伺服工作台(4)在水平面内,并且Y方向伺服工作台(3)与X方向伺服工作台(4)垂直设置,Y方向伺服工作台(3)上安装有用于放置基体材料和熔覆材料的无盖长方体容器(2-4),无盖长方体容器(2-4)连接有惰性气体保护机构,无盖长方体容器(2-4)上设置有基体预热机构,Z方向伺服工作台(6)在竖直平面内,并且Z方向伺服工作台(6)与底板(1)垂直设置,Z方向伺服工作台(6)上安装有激光头(7)。
2.根据权利要求1所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统,其特征在于,无盖长方体容器(2-4)内设置有带孔矩形块(2-3),带孔矩形块(2-3)一侧壁上开设有进气孔,另一侧壁上开设有若干出气孔;惰性气体保护机构包括设置在底板(1)上的氩气瓶(2-1)和软管(2-2),软管(2-2)一端与氩气瓶(2-1)相连,另一端穿过带孔矩形块(2-3)上的进气孔伸入到带孔矩形块(2-3)内部,氩气通过若干出气孔分散至无盖长方体容器(2-4)中。
3.根据权利要求1所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统,其特征在于,基体预热机构包括安装于无盖长方体容器(2-4)底部的保温壳体(2-5),保温壳体(2-5)内设置有用于对基体材料加热的热电阻丝(2-6)。
4.根据权利要求1所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统,其特征在于,Z方向伺服工作台(6)上还安装有驱动锻造机构(5)和用于驱动锻造机构(5)的驱动电机(5-5)。
5.根据权利要求4所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统,其特征在于,锻打机构(5)包括第一锻造机构(5-1)和第二锻造机构(5-2),第一锻造机构(2-1)和第二锻造机构(5-2)的结构相同;第一锻造机构(5-1)和第二锻造机构(5-2)分别设置在激光器(7)的两侧,第一锻造机构(5-1)与电机(5-5)之间通过第一V带(5-1-8)连接,第二锻造机构(5-2)与电机(5-5)之间通过第二V带(5-2-8)连接。
6.根据权利要求5所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统,其特征在于,驱动电机(5-5)上安装有带轮(5-3),第一V带(5-1-8)和第二V带(5-2-8)一端均设置在带轮(5-3)上,第一锻造机构(5-1)上设置有第一电磁式离合器(5-1-7),第二锻造机构(5-2)上设置有第二电磁式离合器(5-2-7),第一V带(5-1-8)的另一端设置在第一电磁式离合器(5-1-7)的带轮上,第二V带(5-2-8)的另一端设置在第二电磁式离合器(5-2-7)的带轮上。
7.根据权利要求6所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统,其特征在于,第一电磁式离合器(5-1-7)连接有第一主旋转轴(5-1-6),第一主旋转轴(5-1-6)上套装有第一凸轮(5-1-5),第一凸轮(5-1-5)上设置有第一连接块(5-1-4),第一连接块(5-1-4)上安装有第一圆柱锤(5-1-9),第一圆柱锤(5-1-9)设置在激光头(7)一侧。
8.根据权利要求7所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统,其特征在于,当X方向伺服工作台(4)沿X轴正方向运动时,第一电磁式离合器(5-1-7)通电后,第一电磁式离合器(5-1-7)带动第一主旋转轴(5-1-6)转动,第一主旋转轴(5-1-6)和第一电磁式离合器(5-1-7)通过第一键(5-1-15)进行定位,第一主旋转轴(5-1-6)两端套装于第一上固定板(5-1-3)上;
当X方向伺服工作台(4)沿X轴负方向运动时,第二电磁式离合器(5-2-7)通电后,第二电磁式离合器(5-2-7)带动第二主旋转轴(5-2-6)转动,第二主旋转轴(5-2-6)和第二电磁式离合器(5-2-7)通过第三键(5-2-15)进行定位,第二主旋转轴(5-2-6)两端套装于第二上固定板(5-2-3)上。
9.根据权利要求8所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统,其特征在于,在第一上固定板(5-1-3)一侧设置有轴承,第一主旋转轴(5-1-6)上套装有第一凸轮(5-1-5),第一凸轮(5-1-5)运动带动第一连接块(5-1-4)进行上下运动,第一连接块(5-1-4)上安装有第一连接轴(5-1-19),第一连接轴(5-1-19)套装于第一连接块(5-1-4)内部,第一定位螺栓(5-1-20)和第一连接块(5-1-4)刚性连接,第一凸轮(5-1-5)的外轮和第一连接轴(5-1-19)上套装的两个第一轴承(5-1-18)运动,从而第一凸轮(5-1-5)带动第一连接块(5-1-4)运动,第一连接块(5-1-4)中心位置套装有第一副旋转轴(5-1-24),第一副旋转轴(5-1-24)两端均穿出第一上固定板(5-1-3),第一上固定板(5-1-3)和第一副旋转轴(5-1-24)之间设置有第一空心套筒(5-1-23),第一副旋转轴(5-1-24)两端均设置有第一扭力弹簧(5-1-2),第一连接块(5-1-4)上安装有第一圆柱锤(5-1-9),第一圆柱锤(5-1-9)设置在激光头(7)一侧,第一连接块(5-1-4)带动圆柱锤(5-1-9)进行锻打;第一电磁式离合器(5-1-7)断电后,第一电磁式离合器(5-1-7)的带轮与第一驱动电机(5-5)的第一带轮(5-3)一起运动,此时第二主旋转轴(5-2-6)不工作;
在第二上固定板(5-2-3)一侧设置有轴承,第二主旋转轴(5-2-6)上套装有第二凸轮(5-2-5),第二凸轮(5-2-5)运动带动第二连接块(5-2-4)进行上下运动,第二连接块(5-2-4)上安装有第二连接轴(5-2-19),第二连接轴(5-2-19)套装于第二连接块(5-2-4)内部,第二凸轮(5-2-5)和第二连接轴(5-2-19)上套装的两个第二轴承(5-2-18)运动,从而第二凸轮(5-2-5)带动第二连接块(5-2-4)运动,第二连接块(5-2-4)中心位置套装有第二副旋转轴(5-2-24),第二副旋转轴(5-2-24)两端均穿出第二上固定板(5-2-3),第二上固定板(5-2-3)和第二副旋转轴(5-2-24)之间设置有第二套空心套筒(5-2-23),第二副旋转轴(5-2-24)两端均设置有第二扭力弹簧(5-2-2),第二连接块(5-2-4)上安装有第二圆柱锤(5-2-9),第二圆柱锤(5-2-9)紧邻激光头(7)一侧,第二连接块(5-2-4)带动第二圆柱锤(5-2-9)进行锻打;第二电磁式离合器(5-2-7)断电之后,第二电磁式离合器(5-2-7)的带轮与第二驱动电机(5-5)的第二带轮(5-3)一起运动,此时第一主旋转轴(5-1-6)不工作。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110158080A (zh) * 2019-06-11 2019-08-23 浙江工业大学 一种激光熔覆用半开放式气氛保护及水冷装置
CN110552003A (zh) * 2019-09-12 2019-12-10 燕山大学 高性能金属零件惰性气氛连续点式锻造激光快速成形设备
CN113668303A (zh) * 2021-08-19 2021-11-19 燕山大学 一种钢轨型面修复用辊压成型装置及辊压方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62250163A (ja) * 1986-04-22 1987-10-31 Mitsubishi Electric Corp レ−ザによる銅系部材の貴金属プレ−テイング方法
CN104625656A (zh) * 2015-02-15 2015-05-20 昆山永年先进制造技术有限公司 熔覆-锻造一体成形工艺及其所用的熔覆-锻造设备
CN204603698U (zh) * 2015-02-15 2015-09-02 昆山永年先进制造技术有限公司 熔覆-锻造设备
CN105088225A (zh) * 2015-09-07 2015-11-25 燕山大学 一种有效减少激光熔覆裂纹的机械冲击方法及装置
CN206308421U (zh) * 2017-01-04 2017-07-07 燕山大学 一种具有基体预热、保温及惰气保护功能的激光熔覆装置
CN107217253A (zh) * 2017-05-08 2017-09-29 广东工业大学 一种光‑粉‑气同轴输送激光熔覆冲击锻打成形复合制造方法
CN107287588A (zh) * 2016-03-30 2017-10-24 通用电气公司 锻造装置和方法以及激光熔覆系统和方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62250163A (ja) * 1986-04-22 1987-10-31 Mitsubishi Electric Corp レ−ザによる銅系部材の貴金属プレ−テイング方法
CN104625656A (zh) * 2015-02-15 2015-05-20 昆山永年先进制造技术有限公司 熔覆-锻造一体成形工艺及其所用的熔覆-锻造设备
CN204603698U (zh) * 2015-02-15 2015-09-02 昆山永年先进制造技术有限公司 熔覆-锻造设备
CN105088225A (zh) * 2015-09-07 2015-11-25 燕山大学 一种有效减少激光熔覆裂纹的机械冲击方法及装置
CN107287588A (zh) * 2016-03-30 2017-10-24 通用电气公司 锻造装置和方法以及激光熔覆系统和方法
CN206308421U (zh) * 2017-01-04 2017-07-07 燕山大学 一种具有基体预热、保温及惰气保护功能的激光熔覆装置
CN107217253A (zh) * 2017-05-08 2017-09-29 广东工业大学 一种光‑粉‑气同轴输送激光熔覆冲击锻打成形复合制造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110158080A (zh) * 2019-06-11 2019-08-23 浙江工业大学 一种激光熔覆用半开放式气氛保护及水冷装置
CN110552003A (zh) * 2019-09-12 2019-12-10 燕山大学 高性能金属零件惰性气氛连续点式锻造激光快速成形设备
CN110552003B (zh) * 2019-09-12 2021-03-26 燕山大学 高性能金属零件惰性气氛连续点式锻造激光快速成形设备
CN113668303A (zh) * 2021-08-19 2021-11-19 燕山大学 一种钢轨型面修复用辊压成型装置及辊压方法

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