CN110923702A - 一种防偏聚的往复式激光熔覆机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防偏聚的往复式激光熔覆机，其结构包括熔覆设备主体、激光熔覆器、工件固定夹盘、编程控制器、检修门、安全防护门，熔覆设备主体为矩形结构且呈水平坐落于加工车间内，检修门通过合页连接于熔覆设备主体右侧中间，安全防护门位于熔覆设备主体正面且与熔覆设备主体采用间隙配合，激光熔覆装置通过安装有防偏聚装置，当激光头倾斜加工时，可以有效地将金属粉末均匀喷洒在基材加工面，避免粉末在重力作用下会出现偏聚，并呈坨状洒落在工件表面，缩小粉末汇聚点与激光聚焦点偏差，提升了熔覆层表面平整度，也避免了熔覆后容易产生裂纹、气孔及稀释率低等缺点，提升熔覆加工质量。

Description

一种防偏聚的往复式激光熔覆机

技术领域

本发明涉及激光材料领域，特别的，是一种防偏聚的往复式激光熔覆机。

背景技术

电机在工作中，轴承室内的轴承做相对运动并产生摩擦，随着使用时间延长，轴承室产生磨损，为了降低更换成本，因此常常采用激光熔覆对磨损处进行修复，但目前技术考虑不够完善，具有以下缺点：激光熔覆在工作过程中，通过输送管与气流将粉末送入激光熔池中，同时在激光作用下，使粉末熔融后与工件结合，形成熔覆层，而当激光头倾斜，尤其是大角度倾斜后，粉末在重力作用下会出现偏聚，导致喷嘴出口粉末流均匀性相对较差，导致粉末呈坨状洒落在工件表面，同时粉末汇聚点与激光聚焦点偏离大，导致表面平整度较低，熔覆后容易产生裂纹、气孔及稀释率低等缺点，降低熔覆加工质量。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种防偏聚的往复式激光熔覆机。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种防偏聚的往复式激光熔覆机，其结构包括熔覆设备主体、激光熔覆器、工件固定夹盘、编程控制器、检修门、安全防护门，所述熔覆设备主体为矩形结构且呈水平坐落于加工车间内，所述检修门通过合页连接于熔覆设备主体右侧中间，所述安全防护门位于熔覆设备主体正面且与熔覆设备主体采用间隙配合，所述工件固定夹盘安装于熔覆设备主体内左侧，所述激光熔覆器与熔覆设备主体采用间隙配合，所述编程控制器与熔覆设备主体正面通过螺栓固定在一起，所述激光熔覆器由密封连接头、粉末输送管道、防偏聚装置、激光熔覆喷嘴、气体输送管道组成，所述密封连接头顶部与熔覆设备主体相互扣合，所述激光熔覆喷嘴顶部与密封连接头底部通过螺纹连接在一起，所述气体输送管道与激光熔覆喷嘴相互贯通，所述粉末输送管道位于气体输送管道下方，所述防偏聚装置嵌套于激光熔覆喷嘴内底部，所述粉末输送管道与气体输送管道分别与激光熔覆喷嘴相互贯通。

作为本发明的进一步改进，所述防偏聚装置由驱动结构、粉末均质喷洒装置、激光投射槽、防偏聚外罩组成，所述防偏聚外罩嵌套于激光熔覆喷嘴内底部，所述驱动结构位于激光投射槽中间，所述粉末均质喷洒装置等距均匀分布于防偏聚外罩四周，所述激光投射槽贯穿连接于防偏聚外罩中间，所述防偏聚外罩呈水平安装于激光熔覆喷嘴内。

作为本发明的进一步改进，所述驱动结构由固定轴架、旋转推杆、环架安装体、水平固定环架、限位杆组成，所述环架安装体嵌套于激光熔覆喷嘴内部，所述固定轴架与环架安装体通过轴承连接在一起，所述水平固定环架与固定轴架相互扣合，所述限位杆呈环形阵列均匀分布于水平固定环架四周，所述旋转推杆与粉末均质喷洒装置扣合，所述环架安装体为球体结构，且与水平固定环架、激光熔覆喷嘴轴心共线。

作为本发明的进一步改进，所述粉末均质喷洒装置由推杆联轴器、均质喷头、喷洒杆固定导轨、粉末喷洒杆、进料口组成，所述进料口嵌套于防偏聚外罩顶端，所述推杆联轴器与防偏聚外罩扣合，所述喷洒杆固定导轨位于推杆联轴器下方，所述粉末喷洒杆顶部与推杆联轴器扣合同时底部与喷洒杆固定导轨采用间隙配合，所述均质喷头位于粉末喷洒杆底部且与粉末喷洒杆相互贯通，所述喷洒杆固定导轨采用弧形结构，且与推杆联轴器圆心相同。

作为本发明的进一步改进，所述均质喷头由喷头外壳、粉末喷嘴、疏流柱体、粉末接入管组成，所述粉末接入管与粉末喷洒杆采用螺纹连接在一起，所述喷头外壳与粉末接入管相互贯通，所述粉末喷嘴嵌套于喷头外壳底部，所述疏流柱体等距均匀分布于喷头外壳内部，所述喷头外壳为圆台结构。

作为本发明的进一步改进，所述疏流柱体由流体驱动拨片、保持架、结块锤击块、锤击块安装槽、旋转固定柱、旋转环架组成，所述旋转固定柱等距均匀分布于喷头外壳内部，所述旋转环架位于旋转固定柱外侧，所述保持架安装于旋转固定柱、旋转环架之间，所述锤击块安装槽呈环形阵列均匀分布于旋转环架四周，所述结块锤击块嵌套于锤击块安装槽内部，所述流体驱动拨片与旋转环架成一体化结构，所述结块锤击块采用扇形结构，所述保持架、旋转固定柱、旋转环架轴心共线。

作为本发明的进一步改进，所述结块锤击块与锤击块安装槽连接处安设有扭转弹簧，因此当旋转环架以旋转固定柱为圆心转动时，结块锤击块在离心力作用下挤压扭转弹簧向外展开，并与金属粉末产生碰撞，进而避免结块的粉末直接排出，在工件表面形成坨状。

作为本发明的进一步改进，所述疏流柱体围成三角形安装于喷头外壳内部，因此气流与金属粉末由粉末接入管进入喷头外壳后，气流向左右两侧均匀流动，并带动金属粉末同步喷出，有助于金属粉末均匀排出。

作为本发明的进一步改进，所述粉末喷洒杆与喷洒杆固定导轨连接面的上下两端分别设有槽孔，因此当限位杆与旋转推杆分离后，粉末喷洒杆在喷洒时气流由上槽孔喷出并与喷洒杆固定导轨上的页板形成推力，推动粉末喷洒杆摆动，同时喷洒杆固定导轨左右两端设有换向杆，因此当粉末喷洒杆摆动至喷洒杆固定导轨左右两端后推动页板旋转180度，促使粉末喷洒杆在喷洒杆固定导轨上往复摆动。

本发明的有益效果是：激光熔覆装置通过安装有防偏聚装置，当激光头倾斜加工时，可以有效地将金属粉末均匀喷洒在基材加工面，避免粉末在重力作用下会出现偏聚，并呈坨状洒落在工件表面，缩小粉末汇聚点与激光聚焦点偏差，提升了熔覆层表面平整度，也避免了熔覆后容易产生裂纹、气孔及稀释率低等缺点，提升熔覆加工质量。

本发明的防偏聚装置在使用时，当激光熔覆喷嘴倾斜工作时，激光熔覆喷嘴带动环架安装体同步倾斜，而水平固定环架与水平面保持平行，进而水平固定环架上的限位杆与旋转推杆脱离，因此粉末喷洒杆在喷洒时气流由上槽孔喷出并与喷洒杆固定导轨上的页板形成推力，推动粉末喷洒杆以推杆联轴器为圆心摆动，且当粉末喷洒杆摆动至喷洒杆固定导轨左右两端后通过换向杆推动页板旋转180°，促使粉末喷洒杆在喷洒杆固定导轨上往复摆动，因此金属粉末呈抛物线均匀喷洒到工件表面，提升了熔覆层表面平整度，也避免了熔覆后容易产生裂纹、气孔及稀释率低等缺点，提升熔覆加工质量。

附图说明

图1为本发明一种防偏聚的往复式激光熔覆机的结构示意图。

图2为本发明激光熔覆器剖视的结构示意图。

图3为本发明防偏聚装置的结构示意图。

图4为本发明驱动结构俯视的结构示意图。

图5为本发明粉末均质喷洒装置的结构示意图。

图6为本发明均质喷头内部的结构示意图。

图7为本发明疏流柱体详细的结构示意图。

图中：熔覆设备主体-1、激光熔覆器-2、工件固定夹盘-3、编程控制器-4、检修门-5、安全防护门-6、密封连接头-2a、粉末输送管道-2b、防偏聚装置-2c、激光熔覆喷嘴-2d、气体输送管道-2e、驱动结构-c1、粉末均质喷洒装置-c2、激光投射槽-c3、防偏聚外罩-c4、固定轴架-c11、旋转推杆-c12、环架安装体-c13、水平固定环架-c14、限位杆-c15、推杆联轴器-c21、均质喷头-c22、喷洒杆固定导轨-c23、粉末喷洒杆-c24、进料口-c25、喷头外壳-221、粉末喷嘴-222、疏流柱体-223、粉末接入管-224、流体驱动拨片-3a、保持架-3b、结块锤击块-3c、锤击块安装槽-3d、旋转固定柱-3e、旋转环架-3f。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，图1～图7示意性的显示了本发明实施方式的往复式激光熔覆装置的结构，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例一

请参阅图1-图5，本发明提供一种防偏聚的往复式激光熔覆机，其结构包括熔覆设备主体1、激光熔覆器2、工件固定夹盘3、编程控制器4、检修门5、安全防护门6，所述熔覆设备主体1为矩形结构且呈水平坐落于加工车间内，所述检修门5通过合页连接于熔覆设备主体1右侧中间，所述安全防护门6位于熔覆设备主体1正面且与熔覆设备主体1采用间隙配合，所述工件固定夹盘3安装于熔覆设备主体1内左侧，所述激光熔覆器2与熔覆设备主体1采用间隙配合，所述编程控制器4与熔覆设备主体1正面通过螺栓固定在一起，所述激光熔覆器2由密封连接头2a、粉末输送管道2b、防偏聚装置2c、激光熔覆喷嘴2d、气体输送管道2e组成，所述密封连接头2a顶部与熔覆设备主体1相互扣合，所述激光熔覆喷嘴2d顶部与密封连接头2a底部通过螺纹连接在一起，所述气体输送管道2e与激光熔覆喷嘴2d相互贯通，所述粉末输送管道2b位于气体输送管道2e下方，所述防偏聚装置2c嵌套于激光熔覆喷嘴2d内底部，所述粉末输送管道2b与气体输送管道2e分别与激光熔覆喷嘴2d相互贯通。所述防偏聚装置2c由驱动结构c1、粉末均质喷洒装置c2、激光投射槽c3、防偏聚外罩c4组成，所述防偏聚外罩c4嵌套于激光熔覆喷嘴2d内底部，所述驱动结构c1位于激光投射槽c3中间，所述粉末均质喷洒装置c2等距均匀分布于防偏聚外罩c4四周，所述激光投射槽c3贯穿连接于防偏聚外罩c4中间，所述防偏聚外罩c4呈水平安装于激光熔覆喷嘴2d内。所述驱动结构c1由固定轴架c11、旋转推杆c12、环架安装体c13、水平固定环架c14、限位杆c15组成，所述环架安装体c13嵌套于激光熔覆喷嘴2d内部，所述固定轴架c11与环架安装体c13通过轴承连接在一起，所述水平固定环架c14与固定轴架c11相互扣合，所述限位杆c15呈环形阵列均匀分布于水平固定环架c14四周，所述旋转推杆c12与粉末均质喷洒装置c2扣合，所述环架安装体c13为球体结构，且与水平固定环架c14、激光熔覆喷嘴2d轴心共线。所述粉末均质喷洒装置c2由推杆联轴器c21、均质喷头c22、喷洒杆固定导轨c23、粉末喷洒杆c24、进料口c25组成，所述进料口c25嵌套于防偏聚外罩c4顶端，所述推杆联轴器c21与防偏聚外罩c4扣合，所述喷洒杆固定导轨c23位于推杆联轴器c21下方，所述粉末喷洒杆c24顶部与推杆联轴器c21扣合同时底部与喷洒杆固定导轨c23采用间隙配合，所述均质喷头c22位于粉末喷洒杆c24底部且与粉末喷洒杆c24相互贯通，所述喷洒杆固定导轨c23采用弧形结构，且与推杆联轴器c21圆心相同。所述粉末喷洒杆c24与喷洒杆固定导轨c23连接面的上下两端分别设有槽孔，因此当限位杆c15与旋转推杆c12分离后，粉末喷洒杆c24在喷洒时气流由上槽孔喷出并与喷洒杆固定导轨c23上的页板形成推力，推动粉末喷洒杆c24摆动，同时喷洒杆固定导轨c23左右两端设有换向杆，因此当粉末喷洒杆c24摆动至喷洒杆固定导轨c23左右两端后推动页板旋转180度，促使粉末喷洒杆c24在喷洒杆固定导轨c23上往复摆动。

在工作时，将需要修复的工件通过工件固定夹盘3固定于熔覆设备主体1内部，同时工件固定夹盘3旋转工件到需要修复的位置，通过编程控制器4启动激光熔覆器2，因此金属粉末通过粉末输送管道2b与气体输送管道2e的气流作用喷洒到工件表面，同时利用激光熔覆喷嘴2d的激光结合形成熔覆层，而当激光熔覆喷嘴2d倾斜工作时，激光熔覆喷嘴2d带动环架安装体c13同步倾斜，而水平固定环架c14通过固定轴架c11保持水平，进而水平固定环架c14上的限位杆c15与旋转推杆c12脱离，因此粉末喷洒杆c24在喷洒时气流由上槽孔喷出并与喷洒杆固定导轨c23上的页板形成推力，推动粉末喷洒杆c24以推杆联轴器c21为圆心摆动，且当粉末喷洒杆c24摆动至喷洒杆固定导轨c23左右两端后通过换向杆推动页板旋转180度，促使粉末喷洒杆c24在喷洒杆固定导轨c23上往复摆动，同时使金属粉末呈抛物线均匀喷洒到工件表面，避免粉末汇聚并呈坨状洒落，粉末汇聚点与激光聚焦点偏离较小，提升工件表面的平整性。

实施例二

请参阅图6-图7，所述均质喷头c22由喷头外壳221、粉末喷嘴222、疏流柱体223、粉末接入管224组成，所述粉末接入管224与粉末喷洒杆c24采用螺纹连接在一起，所述喷头外壳221与粉末接入管224相互贯通，所述粉末喷嘴222嵌套于喷头外壳221底部，所述疏流柱体223等距均匀分布于喷头外壳221内部，所述喷头外壳221为圆台结构。所述疏流柱体223由流体驱动拨片3a、保持架3b、结块锤击块3c、锤击块安装槽3d、旋转固定柱3e、旋转环架3f组成，所述旋转固定柱3e等距均匀分布于喷头外壳221内部，所述旋转环架3f位于旋转固定柱3e外侧，所述保持架3b安装于旋转固定柱3e、旋转环架3f之间，所述锤击块安装槽3d呈环形阵列均匀分布于旋转环架3f四周，所述结块锤击块3c嵌套于锤击块安装槽3d内部，所述流体驱动拨片3a与旋转环架3f成一体化结构，所述结块锤击块3c采用扇形结构，所述保持架3b、旋转固定柱3e、旋转环架3f轴心共线。所述结块锤击块3c与锤击块安装槽3d连接处安设有扭转弹簧，因此当旋转环架3f以旋转固定柱3e为圆心转动时，结块锤击块3c在离心力作用下挤压扭转弹簧向外展开，并与金属粉末产生碰撞，进而避免结块的粉末直接排出，在工件表面形成坨状。所述疏流柱体223围成三角形安装于喷头外壳221内部，因此气流与金属粉末由粉末接入管224进入喷头外壳221后，气流向左右两侧均匀流动，并带动金属粉末同步喷出，有助于金属粉末均匀排出。

当气流带动金属粉末向下喷洒时，气流与金属粉末从粉末接入管224流入粉末喷嘴222内，气流遇到疏流柱体223后，向两侧扩散，同时带动金属粉末同步扩散，而气流通过流体驱动拨片3a带动旋转环架3f沿着旋转固定柱3e转动，结块锤击块3c在离心作用下向外展开并与金属粉末碰撞，使金属粉末均匀散开，且避免结块的粉末直接排出，有效的提升金属粉末均匀洒落在工件表面，提升工件熔覆后表面平整度，避免产生裂纹、气孔及稀释率低，提升熔覆加工质量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种防偏聚的往复式激光熔覆机，其结构包括熔覆设备主体(1)、激光熔覆器(2)、工件固定夹盘(3)、编程控制器(4)、检修门(5)、安全防护门(6)，其特征在于：

所述熔覆设备主体(1)为矩形结构且呈水平坐落于加工车间内，所述检修门(5)通过合页连接于熔覆设备主体(1)右侧中间，所述安全防护门(6)位于熔覆设备主体(1)正面且与熔覆设备主体(1)采用间隙配合，所述工件固定夹盘(3)安装于熔覆设备主体(1)内左侧，所述激光熔覆器(2)与熔覆设备主体(1)采用间隙配合，所述编程控制器(4)与熔覆设备主体(1)正面通过螺栓固定在一起；

所述激光熔覆器(2)由密封连接头(2a)、粉末输送管道(2b)、防偏聚装置(2c)、激光熔覆喷嘴(2d)、气体输送管道(2e)组成，所述密封连接头(2a)顶部与熔覆设备主体(1)相互扣合，所述激光熔覆喷嘴(2d)顶部与密封连接头(2a)底部通过螺纹连接在一起，所述气体输送管道(2e)与激光熔覆喷嘴(2d)相互贯通，所述粉末输送管道(2b)位于气体输送管道(2e)下方，所述防偏聚装置(2c)嵌套于激光熔覆喷嘴(2d)内底部。

2.根据权利要求1所述的一种防偏聚的往复式激光熔覆机，其特征在于：所述防偏聚装置(2c)由驱动结构(c1)、粉末均质喷洒装置(c2)、激光投射槽(c3)、防偏聚外罩(c4)组成，所述防偏聚外罩(c4)嵌套于激光熔覆喷嘴(2d)内底部，所述驱动结构(c1)位于激光投射槽(c3)中间，所述粉末均质喷洒装置(c2)等距均匀分布于防偏聚外罩(c4)四周，所述激光投射槽(c3)贯穿连接于防偏聚外罩(c4)中间。

3.根据权利要求2所述的一种防偏聚的往复式激光熔覆机，其特征在于：所述驱动结构(c1)由固定轴架(c11)、旋转推杆(c12)、环架安装体(c13)、水平固定环架(c14)、限位杆(c15)组成，所述环架安装体(c13)嵌套于激光熔覆喷嘴(2d)内部，所述固定轴架(c11)与环架安装体(c13)通过轴承连接在一起，所述水平固定环架(c14)与固定轴架(c11)相互扣合，所述限位杆(c15)呈环形阵列均匀分布于水平固定环架(c14)四周，所述旋转推杆(c12)与粉末均质喷洒装置(c2)扣合。

4.根据权利要求2所述的一种防偏聚的往复式激光熔覆机，其特征在于：所述粉末均质喷洒装置(c2)由推杆联轴器(c21)、均质喷头(c22)、喷洒杆固定导轨(c23)、粉末喷洒杆(c24)、进料口(c25)组成，所述进料口(c25)嵌套于防偏聚外罩(c4)顶端，所述推杆联轴器(c21)与防偏聚外罩(c4)扣合，所述喷洒杆固定导轨(c23)位于推杆联轴器(c21)下方，所述粉末喷洒杆(c24)顶部与推杆联轴器(c21)扣合同时底部与喷洒杆固定导轨(c23)采用间隙配合，所述均质喷头(c22)位于粉末喷洒杆(c24)底部且与粉末喷洒杆(c24)相互贯通。

5.根据权利要求4所述的一种防偏聚的往复式激光熔覆机，其特征在于：所述均质喷头(c22)由喷头外壳(221)、粉末喷嘴(222)、疏流柱体(223)、粉末接入管(224)组成，所述粉末接入管(224)与粉末喷洒杆(c24)采用螺纹连接在一起，所述喷头外壳(221)与粉末接入管(224)相互贯通，所述粉末喷嘴(222)嵌套于喷头外壳(221)底部，所述疏流柱体(223)等距均匀分布于喷头外壳(221)内部。

6.根据权利要求5所述的一种防偏聚的往复式激光熔覆机，其特征在于：所述疏流柱体(223)由流体驱动拨片(3a)、保持架(3b)、结块锤击块(3c)、锤击块安装槽(3d)、旋转固定柱(3e)、旋转环架(3f)组成，所述旋转固定柱(3e)等距均匀分布于喷头外壳(221)内部，所述旋转环架(3f)位于旋转固定柱(3e)外侧，所述保持架(3b)安装于旋转固定柱(3e)、旋转环架(3f)之间，所述锤击块安装槽(3d)呈环形阵列均匀分布于旋转环架(3f)四周，所述结块锤击块(3c)嵌套于锤击块安装槽(3d)内部，所述流体驱动拨片(3a)与旋转环架(3f)成一体化结构。

7.根据权利要求6所述的一种防偏聚的往复式激光熔覆机，其特征在于：所述结块锤击块(3c)与锤击块安装槽(3d)连接处安设有扭转弹簧。

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