CN114130561A - 一种激光喷涂复合夹具和激光喷涂复合系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种激光系统与冷喷涂喷枪的复合夹具及激光喷枪复合系统。所述激光喷涂复合夹具包括：固定板、角度盘和连接座，固定板用于与激光器光路系统连接，且激光器光路系统可沿固定板进行水平方向位置调节，角度盘连接于固定板，且角度盘可沿固定板进行竖直方向位置调节，连接座连接于角度盘，且连接座可沿角度盘进行圆弧方向位置调节，连接座用于安装冷喷涂喷枪，且冷喷涂喷枪可沿连接座进行前后位置调节。本发明能够实现冷喷涂喷枪与激光光路系统之间相对位置的灵活调节，使得激光光路系统输出的激光束与冷喷涂喷枪射出的粉束可以精准耦合，以达到在形状复杂工件上制备涂层的目的。

Description

一种激光喷涂复合夹具和激光喷涂复合系统

技术领域

本发明涉及超音速激光沉积技术领域，尤其涉及一种激光喷涂复合夹具和激光喷涂复合系统。

背景技术

超音速激光沉积技术是在冷喷涂基础上，将激光束同步引入冷喷涂加工过程，利用激光对喷涂颗粒、基材或两者同时加热并使之软化，瞬间调节和改善材料的力学性能和碰撞沉积状态，在保持冷喷涂固态沉积特性的同时，也提高了涂层的使用性能。

在实际生产中，需要把冷喷涂的喷枪与激光的光路系统进行复合，由于激光器为精密仪器，而且价格较高，一般购置相应的配件来直接固定。冷喷涂喷枪后端为圆柱体，而且冷喷涂喷枪后端进入气体为高压气，所以需要夹持装具进行固定。在现有技术中，冷喷涂喷枪和激光一般是分开放置，而且固定不动，在对轴类工件工作时，车床负责工件的自转和平移。当工件形状复杂时，冷喷涂喷枪和激光就不能保证完全同步和灵活控制，导致沉积效果不理想，而且在调节冷喷涂喷枪和激光的角度时，会浪费大量时间，而且不能完全保证激光束与冷喷涂喷枪射出的粉束可以精准耦合。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种激光系统与冷喷涂喷枪的复合夹具及激光喷枪复合系统。本发明能够实现冷喷涂喷枪与激光光路系统之间相对位置的灵活调节，使得激光光路系统输出的激光束与冷喷涂喷枪射出的粉束可以精准耦合，以达到在形状复杂工件上制备涂层的目的。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种激光喷涂复合夹具，包括：固定板1、角度盘3和连接座6，所述固定板1用于与激光器光路系统9连接，且所述激光器光路系统9可沿固定板1进行水平方向位置调节，所述角度盘3连接于所述固定板1，且所述角度盘3可沿固定板1进行竖直方向位置调节，所述连接座6连接于所述角度盘3，且所述连接座6可沿角度盘3进行圆弧方向位置调节，所述连接座6用于安装冷喷涂喷枪10，且所述冷喷涂喷枪10可沿连接座6进行前后位置调节。

进一步的根据本发明所述的激光喷涂复合夹具，其中所述固定板1上开设有水平腰型孔11和竖向腰型孔2，所述激光器光路系统9通过螺钉穿过所述水平腰型孔11连接于所述固定板1，并沿水平腰型孔11的开孔方向进行水平方向位置调节，所述角度盘3通过螺钉穿过所述竖向腰型孔2连接于所述固定板1，并沿竖向腰型孔2的开孔方向进行竖直方向位置调节。

进一步的根据本发明所述的激光喷涂复合夹具，其中所述角度盘3的一端形成有弯折边，所述弯折边上开设有螺孔，所述角度盘通过螺钉穿过弯折边上的螺孔和所述竖向腰型孔2而连接于所述固定板1。

进一步的根据本发明所述的激光喷涂复合夹具，其中所述角度盘3与固定板1之间通过滑槽滑块机构连接，在滑块滑槽处设置顶紧螺丝，通过顶紧螺丝的顶紧作用使得角度盘3与固定板1之间相对固定。

进一步的根据本发明所述的激光喷涂复合夹具，其中所述角度盘3上开设有弧形孔4，所述连接座6通过螺钉穿过所述弧形孔4连接于所述角度盘3，并沿弧形孔4的开孔方向进行圆弧方向位置调节。

进一步的根据本发明所述的激光喷涂复合夹具，其中所述角度盘3具有弧形板结构，所述弧形孔4从弧形板的一端弧向延伸至另一端，且所述弧形孔4所对的圆心与所述弧形板所对的圆心同心。

进一步的根据本发明所述的激光喷涂复合夹具，其中所述连接座6包括抱箍5和基座12，所述抱箍5用于与冷喷涂喷枪10连接，且所述冷喷涂喷枪10可沿抱箍进行前后位置调节，所述基座通过螺钉穿过所述角度盘上开设的弧形孔4连接于所述角度盘3，所述抱箍5固定连接于所述基座12。

进一步的根据本发明所述的激光喷涂复合夹具，其中所述抱箍包括圆环形的紧固环和平板状的紧固端，所述紧固端与紧固环具有一体连接结构，所述冷喷涂喷枪10插入所述紧固环内，并能够沿紧固环的中心轴线方向进行前后位置调节，所述紧固端固定连接于所述基座12，所述基座上开设有紧固螺孔，并通过紧固螺钉13拧入紧固螺孔实现对紧固环的紧固调节。

进一步的根据本发明所述的激光喷涂复合夹具，其中所述基座12具有U型结构，所述角度盘插入基座的U型间隙中，并通过螺钉依次穿过基座第一U型臂的螺孔、角度盘上的弧形孔和基座第二U型臂的螺孔，实现基座与角度盘3的连接。

一种激光喷涂复合系统，包括：激光器光路系统9、冷喷涂喷枪10和本发明所述的激光喷涂复合夹具，所述激光器光路系统9连接于所述激光喷涂复合夹具的固定板1上，所述冷喷涂喷枪10连接于所述激光喷涂复合夹具的连接座6上，所述激光器光路系统9输出激光束的中心轴线与所述冷喷涂喷枪10喷出粉束的中心轴线始终相交。

本发明具有如下有益效果：

本发明的激光喷涂复合夹具通过固定板能够与激光器光路系统连接，使得整个夹具能够被固定，固定板与激光器光路系统之间在水平方向位置可调，能够调整冷喷涂喷枪与激光器光路系统之间的相对位置使得激光器光路系统发射出的激光与冷喷涂喷枪出口的轴线相交，角度盘为圆弧形，连接座能够沿角度盘进行位置调节，这样能够使得激光器光路系统发射出的激光与冷喷涂喷枪出口的轴线的交角可调，并且可以使连接座在角度盘上的任意位置时，激光器光路系统发射出的激光与冷喷涂喷枪出口的轴线始终相交于一点，且交点与激光器光路系统以及冷喷涂喷枪位置相对固定；角度盘与固定板之间上下相对位置可调，这种设计可针对不同厚度或高度的基体材料时，直接上下移动角度盘，使激光器光路系统发射出的激光与冷喷涂喷枪出口的轴线得交点位于基体材料的合适位置上，便于作业。由上述可以看出，本发明的激光喷涂复合夹具能够灵活的调节冷喷涂喷枪与激光的光路系统之间相对位置，使得激光束与冷喷涂喷枪射出的粉束可以精准耦合，这样便于在形状复杂工件上制备涂层。

本发明复合激光与冷喷涂喷枪的系统能够通过本发明的夹具对激光器光路系统以及冷喷涂喷枪的相对位置灵活的调节，能够适应对不同高度、不同厚度以及形状较为复杂的工件进行涂层的制备，因此本发明的适用性更强。

附图说明

通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于表达出本发明的主旨。

图1为本发明所述激光喷涂复合夹具的整体结构图；

图2为本发明所述夹具中连接座的结构图；

图3为本发明所述激光喷涂复合系统的结构图；

图中各附图标记的含义如下：

1-固定板、2-竖向腰型孔、3-角度盘、4-弧形孔、5-抱箍、6-连接座、7-第一螺钉、8-第二螺钉、9-激光器光路系统、10-冷喷涂喷枪、11-水平腰型孔、12-基座、13-紧固螺钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1至图3，本发明的激光喷涂复合夹具包括固定板1、角度盘3和连接座6，固定板1能够与激光器光路系统9连接，固定板1与激光器光路系统9之间在水平方向位置可调，角度盘3为圆弧形，角度盘3的一端与固定板1连接，角度盘3与固定板1之间上下相对位置可调；连接座6能够与冷喷涂喷枪10连接，连接座6与角度盘3连接，连接座6能够沿角度盘3进行位置调节，来改变激光器光路系统9与冷喷涂喷枪10的角度。

作为本发明优选的实施方案，参照图1和图3，固定板1上开设有竖向腰型孔2，角度盘3与固定板1连接的一端设有弯折边，弯折边上开设有螺栓孔，通过螺栓穿过弯折边的螺栓孔和固定板1的竖向腰型孔2后连接于螺母，来实现角度盘3与固定板1的连接，并且使得角度盘可沿竖向腰型孔的竖向孔位方向进行竖直方向（上下）相对位置的调节。此外，作为本发明优选的实施方案，角度盘3与固定板1之间还可以通过滑槽滑块机构连接，在滑块滑槽处设置顶紧螺丝，通过顶紧螺丝的顶紧作用使得角度盘3与固定板1之间相对固定，从而使得角度盘3与固定板1之间上下相对位置可调。

作为本发明优选的实施方案，参照图1和图3，固定板1上开设有水平腰型孔11，固定板1与激光器光路系统9之间通过第一螺钉7穿过水平腰型孔11后进行连接，第一螺钉7穿过水平腰型孔后其自由端固定连接于激光器光路系统，利用水平腰型孔11的水平开孔孔位方向可以使得固定板1与激光器光路系统9之间在水平方向的相对位置可调，这样能够保证激光器光路系统发射出的激光与冷喷涂喷枪出口的轴线相交（即共面）。

作为本发明优选的实施方案，参照图1和图3，角度盘具有弧形板结构，在角度盘3上开设有弧形孔4，弧形孔4从角度盘3的一端弧向延伸至另一端，弧形孔4所对的圆心与角度盘3所对的圆心同心，连接座6通过第二螺钉8和弧形孔4与角度盘3连接。

作为本发明优选的实施方案，参照图1和图3，所述弧形孔4开设两条。

作为本发明优选的实施方案，参照图1至图3，所述连接座6包括抱箍5和基座12，抱箍5与冷喷涂喷枪10连接。如图2所示，抱箍包括圆环形的紧固环和平板状的紧固端，所述紧固端与紧固环具有一体结构，冷喷涂喷枪10通过插入抱箍的紧固环内实现与抱箍的固定连接，所述紧固端固定连接于所述基座12，所述基座上开设有紧固螺孔，并通过紧固螺钉13拧入紧固螺孔实现对紧固环的紧固固定调节，另外通过松开紧固螺钉可以上下调节冷喷涂喷枪10在抱箍中的位置，可在相应的冷喷涂喷枪10尺寸下找到最佳的位置。所述基座设置有多个螺纹孔，所述多个螺纹孔可呈四角排列，基座12通过第二螺钉8与角度盘3连接，具体的第二螺钉通过穿过基座12的螺纹孔和角度盘3的弧形孔4后实现连接座与角度盘之间的连接，而且通过第二螺钉沿角度盘3上弧形孔4的滑行实现连接座6相对角度盘3的位置调节。

作为本发明优选的实施方案，所述基座12优选的具有U型结构，所述连接座6连接于角度盘3上时，角度盘3插入基座的U型间隙中，第二螺钉依次穿过基座第一U型臂的螺纹孔、角度盘的弧形孔和基座第二U型臂的螺纹孔，实现角度盘在连接座6上的可调节安装。

作为本发明优选的实施方案，固定板1、角度盘3、连接座6均采用铝合金制成。

参照图3，本发明进一步提出一种激光喷涂复合系统，包括激光器光路系统9、冷喷涂喷枪10和本发明所述的夹具，夹具的固定板1与激光器光路系统9固定连接，夹具的连接座6与冷喷涂喷枪10连接固定连接，实现了激光与冷喷涂喷枪的复合，激光器光路系统9发射出的激光与冷喷涂喷枪10出口的轴线始终相交。

实施例

下面给出给发明的一个应用实施例

参照图1-3，本实施例所述激光喷涂复合夹具包括固定板1，固定板1的一端设置有上下两组水平腰型孔，通过第一螺钉7与激光器光路系统9连接，使固定板1固定在激光器光路系统9上，固定板1与激光器光路系统9同步运行，固定板1的另一端设有竖向腰型孔2，用于调节激光器光路系统9与冷喷涂喷枪10的上下相对位置，使激光器光路系统9输出的激光与冷喷涂喷枪10喷涂的区域耦合在一起，角度盘3的一端设有垂直的弯折部，弯折部上开设有两个螺纹孔，用于与固定板1在竖向腰型孔2处连接，使其固定在固定板上，通过调节角度盘的竖向位置，可使激光器光路系统9与冷喷涂喷枪10达到最佳位置，角度盘3的弧形面与连接座6连接，并且使连接座6连接在角度盘3上，角度盘3的弧形面上设置有弧形孔4，可使连接座6在弧形面上移动，通过调节连接座6在角度盘3上的位置，可以达到调节激光器光路系统9与冷喷涂喷枪10之间相对角度的作用，可以在不同的角度下作业，连接座6上端设置有四个螺纹孔，通过第二螺钉8穿过螺纹孔后与角度盘3上的弧形孔4连接，使连接座6连接在角度盘3上。具体的所述连接座6包括抱箍和基座，基座下端设置有4个螺纹孔，通过紧固螺钉与抱箍5连接，使抱箍5固定在基座上，抱箍5用于与冷喷涂喷枪10连接，通过紧固螺钉来实现对冷喷涂喷枪10的紧固作用，考虑到冷喷涂喷枪10的尺寸不一，通过松开紧固螺钉可以上下调节冷喷涂喷枪10的位置，在相应的冷喷涂喷枪10尺寸下找到最佳的位置。

本发明的夹具在使用时，将固定板1放置在激光器光路系统9的侧面，将冷喷涂喷枪10放置在抱箍5中，通过调节角度盘在竖向腰型孔2上的位置，实现激光器光路系统9与角度盘3的位置调节，通过调节连接座6在弧形孔4上的位置，实现冷喷涂喷枪10与角度盘3的位置调节，通过调节冷喷涂喷枪10在抱箍5上的位置，实现冷喷涂喷枪10与抱箍5的位置调节，通过调节以上位置，来实现激光器光路系统9与冷喷涂喷枪10的最佳耦合。

本发明具有以下特点：

1.本发明为激光的光路系统与冷喷涂喷枪的复合提供了结构部件的保障，可以实现激光与粉束的同步作业，保证了超音速激光沉积作业的精准性，提高了超音速激光沉积作业的工作效率。

2.本发明设计有腰形孔、弧形孔和角度盘，角度盘可沿竖向腰型孔延伸的方向移动，使得激光与冷喷涂喷枪的同轴度超音速沉积过程中复合要求，同时通过固定孔的设置对角度盘进行夹紧，使得冷喷涂喷枪在加工过程中更加稳定，而且调节过程简便易操作。

3.本发明的连接座可沿弧形孔延伸的方向移动，使得使用者可以通过调节连接座，达到调节激光与冷喷涂喷枪的角度的作用，同时通过抱箍的设置对冷喷涂喷枪进行夹紧，使得激光与冷喷涂喷枪复合，高效地完成超音速激光沉积。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光喷涂复合夹具，其特征在于，包括：固定板（1）、角度盘（3）和连接座（6），所述固定板（1）用于与激光器光路系统（9）连接，且所述激光器光路系统（9）可沿固定板（1）进行水平方向位置调节，所述角度盘（3）连接于所述固定板（1），且所述角度盘（3）可沿固定板（1）进行竖直方向位置调节，所述连接座（6）连接于所述角度盘（3），且所述连接座（6）可沿角度盘（3）进行圆弧方向位置调节，所述连接座（6）用于安装冷喷涂喷枪（10），且所述冷喷涂喷枪（10）可沿连接座（6）进行前后位置调节。

2.根据权利要求1所述的激光喷涂复合夹具，其特征在于，所述固定板（1）上开设有水平腰型孔（11）和竖向腰型孔（2），所述激光器光路系统（9）通过螺钉穿过所述水平腰型孔（11）连接于所述固定板（1），并沿水平腰型孔（11）的开孔方向进行水平方向位置调节，所述角度盘（3）通过螺钉穿过所述竖向腰型孔（2）连接于所述固定板（1），并沿竖向腰型孔（2）的开孔方向进行竖直方向位置调节。

3.根据权利要求2所述的激光喷涂复合夹具，其特征在于，所述角度盘（3）的一端形成有弯折边，所述弯折边上开设有螺孔，所述角度盘通过螺钉穿过弯折边上的螺孔和所述竖向腰型孔（2）而连接于所述固定板（1）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的激光喷涂复合夹具，其特征在于，所述角度盘（3）与固定板（1）之间通过滑槽滑块机构连接，在滑块滑槽处设置顶紧螺丝，通过顶紧螺丝的顶紧作用使得角度盘（3）与固定板（1）之间相对固定。

5.根据权利要求1-4任一项所述的激光喷涂复合夹具，其特征在于，所述角度盘（3）上开设有弧形孔（4），所述连接座（6）通过螺钉穿过所述弧形孔（4）连接于所述角度盘（3），并沿弧形孔（4）的开孔方向进行圆弧方向位置调节。

6.根据权利要求5所述的激光喷涂复合夹具，其特征在于，所述角度盘（3）具有弧形板结构，所述弧形孔（4）从弧形板的一端弧向延伸至另一端，且所述弧形孔（4）所对的圆心与所述弧形板所对的圆心同心。

7.根据权利要求1-6任一项所述的激光喷涂复合夹具，其特征在于，所述连接座（6）包括抱箍（5）和基座（12），所述抱箍（5）用于与冷喷涂喷枪（10）连接，且所述冷喷涂喷枪（10）可沿抱箍进行前后位置调节，所述基座通过螺钉穿过所述角度盘上开设的弧形孔（4）连接于所述角度盘（3），所述抱箍（5）固定连接于所述基座（12）。

8.根据权利要求7所述的激光喷涂复合夹具，其特征在于，所述抱箍包括圆环形的紧固环和平板状的紧固端，所述紧固端与紧固环具有一体连接结构，所述冷喷涂喷枪（10）插入所述紧固环内，并能够沿紧固环的中心轴线方向进行前后位置调节，所述紧固端固定连接于所述基座（12），所述基座上开设有紧固螺孔，并通过紧固螺钉（13）拧入紧固螺孔实现对紧固环的紧固调节。

9.根据权利要求7或8所述的激光喷涂复合夹具，其特征在于，所述基座（12）具有U型结构，所述角度盘插入基座的U型间隙中，并通过螺钉依次穿过基座第一U型臂的螺孔、角度盘上的弧形孔和基座第二U型臂的螺孔，实现基座与角度盘（3）的连接。

10.一种激光喷涂复合系统，其特征在于，包括：激光器光路系统（9）、冷喷涂喷枪（10）和权利要求1-9任一项所述的激光喷涂复合夹具，所述激光器光路系统（9）连接于所述激光喷涂复合夹具的固定板（1）上，所述冷喷涂喷枪（10）连接于所述激光喷涂复合夹具的连接座（6）上，所述激光器光路系统（9）输出激光束的中心轴线与所述冷喷涂喷枪（10）喷出粉束的中心轴线始终相交。

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