CN212505070U - 一种热丝激光熔覆装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种热丝激光熔覆装置，包括：固定柱、活动柱、调节柱、挡块、连接块、绝缘板、固定座、反光罩、挡光罩、角度座、管座、连接杆、送丝管、套管和导电嘴；所述活动柱安装于所述固定柱内，并能够沿固定柱的轴向进行上下移动，所述挡块连接于所述活动柱，并在所述活动柱和挡块之间形成调节腔，所述调节柱安装于所述调节腔内，并能够在所述调节腔内进行横向位置调节。本实用新型所述热丝激光熔覆装置具有性能稳定、热丝功能强大、能够连续稳定加热、光斑位置可调节、满足自动化连续生产要求等独特优点，而且走丝顺畅不卡丝，结构牢固，长时间运行不变形不晃动，解决了现有丝材激光熔覆技术的发展瓶颈问题。

Description

一种热丝激光熔覆装置

技术领域

本实用新型涉及激光熔覆技术领域，尤其是涉及一种热丝激光熔覆装置。

背景技术

零部件腐蚀是机械设备损伤的主要原因，零部件防蚀能力的优劣直接关系到机械设备的安全运行，通过激光将合金粉末熔覆在工件表面是最近发展起来的防腐蚀技术，但采用合金粉末的激光熔覆技术还存在熔覆效率低，缺陷较多，成本高，粉尘大等问题。

丝材激光熔覆可以很好的解决上述问题，但受到母材和焊丝对激光吸收率底的影响，经常会发生未熔合现象，针对这种现象，可以提高激光功率，但提高激光功率又会增加稀释率且造成能量的浪费，所以进入熔池之前如果能对焊丝进行热丝，可以很好的解决上述问题，不用提高激光功率就能达到优质的熔合效果，但现有技术中用于对焊丝进行预热的热丝装置加热效果并不好，而且经常发生卡丝现象或脱丝问题，而且无法灵活调节光斑在丝材上的聚焦位置，导致无法长时间连续工作，阻碍了丝材激光熔覆技术的发展。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出一种全新结构的热丝激光熔覆装置，通过创新的结构设置，具有性能稳定、热丝功能强大、能够连续稳定加热、光斑位置可调节、满足自动化连续生产要求等独特优点，而且走丝顺畅不卡丝，结构牢固，长时间运行不变形不晃动，解决了现有丝材激光熔覆技术的发展瓶颈问题。

为达到上述目的，本实实用新型的技术方案为：

一种热丝激光熔覆装置，包括：固定柱2、活动柱3、调节柱5、挡块7、连接块10、绝缘板11、固定座13、反光罩14、挡光罩16、角度座18、管座20、连接杆22、送丝管23、套管25和导电嘴26；所述活动柱3安装于所述固定柱2内，并能够沿固定柱的轴向进行上下移动，所述挡块7连接于所述活动柱3，并在所述活动柱3和挡块7之间形成调节腔，所述调节柱5安装于所述调节腔内，并能够在所述调节腔内进行横向位置调节；所述连接块10连接于所述调节柱5；所述绝缘板11的上端连接于所述连接块10，所述绝缘板11的下端连接于所述固定座13；所述反光罩14连接于所述固定座13的底端，所述挡光罩16安装于所述反光罩14内，所述角度座18连接于所述固定座13的侧端，所述管座20连接于所述角度座18，所述连接杆22安装于所述管座20内，所述送丝管23设置于所述连接杆22内，所述导电嘴26连接于所述连接杆22，所述套管25套设于所述导电嘴26外。

进一步的根据本实用新型所述的热丝激光熔覆装置，其中所述固定柱2、活动柱3、调节柱5、连接块10、绝缘板11、固定座13、反光罩14和挡光罩16上均设置有通光孔，激光束依次穿过各部件的通光孔后与穿过送丝管23和导电嘴26的焊丝相交于待熔覆工件表面并形成熔池，通过沿固定柱的轴向移动所述活动柱3实现激光束1在熔池位置光斑大小的调节，通过在调节腔内横向调节所述调节柱5实现激光束1在熔池位置光斑同心度的调节。

进一步的根据本实用新型所述的热丝激光熔覆装置，其中所述角度座18上设置有进水接头31、出水接头32和进气接头17，所述固定座13、角度座18和管座20内设置有循环水路通道，所述进水接头31和出水接头32连通于所述循环水路通道；所述角度座18和管座20内设置有进气通道，所述连接杆22、导电嘴26和套管25共同形成吹扫气通道，所述进气通道的进气端连通于所述进气接头17，所述进气通道的出气端连通于所述吹扫气通道，所述吹扫气通道送出环形吹扫气流至焊丝和/或熔池位置。

进一步的根据本实用新型所述的热丝激光熔覆装置，其中所述固定柱2的上端外接激光熔覆头，所述固定柱2的中央形成通透的活动腔，所述活动柱3安装于所述活动腔内，所述活动腔的侧壁开设有螺钉孔，通过螺钉穿过螺钉孔并抵接于活动柱的侧面实现活动柱在固定柱内的移动锁定；所述活动柱的底面通过螺钉固定连接有所述挡块7，并在所述活动柱3和挡块7之间形成所述调节腔，所述调节腔的侧壁开设有调节螺孔，通过调节螺钉穿过所述调节螺孔并抵接于所述调节柱5上实现调节柱在调节腔内的横向位置调节，所述调节柱的中央开设有激光束通道。

进一步的根据本实用新型所述的热丝激光熔覆装置，其中所述调节柱5的下端形成有连接套筒，所述连接块10的上端形成有连接座，所述连接座的内部形成有通光孔，所述连接座的外壁上形成有连接槽，所述连接座可旋转的插入所述连接套筒内，并通过紧定螺钉穿过连接套筒后插入连接座的连接槽内，实现连接块与调节柱的固定连接；所述连接块10的下端通过第一螺钉固定连接于所述绝缘板11的上端，所述绝缘板11的下端通过第二螺钉固定连接于所述固定座13的上端。

进一步的根据本实用新型所述的热丝激光熔覆装置，其中所述固定座13的中央形成有通光孔，所述固定座的下端固定连接有所述反光罩14，所述反光罩14的底面中央开设有光束出射通孔，所述挡光罩16螺纹连接于所述反光罩14的光束出射通孔，所述挡光罩的中央形成有光束出射通道。

进一步的根据本实用新型所述的热丝激光熔覆装置，其中所述固定座的侧端固定连接于所述角度座18的一端，所述角度座18的另一端固定连接于所述管座20；所述固定座和角度座之间以及所述角度座和管座20之间均设置有密封圈。

进一步的根据本实用新型所述的热丝激光熔覆装置，其中所述管座20开设有中心孔，所述连接杆22螺纹连接于所述管座20的中心孔内，所述连接杆22的中央开设有管孔，所述导电嘴26螺纹连接于所述连接杆22的管孔内，所述送丝管23设置于所述连接杆22的管孔内并与所述导电嘴相贴合，所述导电嘴的中心开设有送丝通道。

进一步的根据本实用新型所述的热丝激光熔覆装置，其中所述连接杆通过锁定螺母锁定于所述管座20上；所述送丝管23通过紧定螺钉24锁紧于所述连接杆22内。

进一步的根据本实用新型所述的热丝激光熔覆装置，其中所述套管25与导电嘴26和连接杆22之间形成环形气流缝隙。

本实用新型的主要创新技术及其技术效果至少包括：

1）本实用新型创新的设置了焦点调节机构，通过调节活动柱的上下，实现熔池处光斑大小的调节，可根据用户的使用工艺要求进行简单快捷的调节；

2）本实用新型创新的设置了调节柱和调节螺钉，可简单快捷的调节焊丝和激光束的焦点同心度；

3）本实用新型创新的在活动柱和固定座之间加入绝缘板，使整个下部分和上部分实现绝缘，从而确保焊丝的热丝效果；

4）本实用新型创新的在送丝头上设置了环形气体保护，保护焊丝的同时保护熔池；

5）本实用新型创新的在每个部分都是模块化设计，可根据工艺要求替换角度座，实现送丝角度的变化；

6）本实用新型创新的在加入了反光罩，将熔池的反射光聚焦回熔池，提高了激光利用效率，降低整个系统的功率，节能减排；

7）本实用新型创新的集成了热丝功能，提高了熔覆效率，降低能耗，节能减排；

综上，本实用新型提出的热丝激光熔覆装置，加热效果好，焊丝最高可达熔融状态，且能连续稳定加热，调节方便，适应不同的工艺需求，满足自动化连续生产的要求，走丝顺畅不卡丝，结构牢固，长时间运行不变形不晃动，解决了现有丝材激光熔覆技术的发展瓶颈问题，大大提高了激光熔覆的灵活性、质量和效率，具有广阔的推广应用前景，同时本实用新型所述装置的结构简单、操作方便和固定可靠，属于新一代热丝激光熔覆装置。

附图说明

图1为本实用新型所述热丝激光熔覆装置的整体结构示意图。

图2为图1所示热丝激光熔覆装置的右视图。

图3为图1所示热丝激光熔覆装置的俯视图。

图4为图3所示热丝激光熔覆装置的A-A剖面图。

图5为图3所示热丝激光熔覆装置的B-B剖面图。

图中各附图标记的含义如下：

1、激光束；2、固定柱；3、活动柱；4、螺钉；5、调节柱；6、调节螺钉；7、挡块；8、紧定螺钉；9、螺钉；10、连接块；11、绝缘板；12、螺钉；13、固定座；14、反光罩；15、螺钉；16、挡光罩；17、进气接头；18、角度座；19、密封圈；20、管座；21、紧固螺母；22、连接杆；23、送丝管；24、紧定螺钉；25、套管；26、导电嘴；27、焊丝；28、电极接口；29、螺钉；30、螺钉；31、进水接头；32、出水接头；33、密封圈；34、工件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本实用新型，但并不因此限制本实用新型的保护范围。

本实用新型提出一种热丝激光熔覆装置，如附图1至附图5所示，所述热丝激光熔覆装置包括固定柱2、活动柱3、螺钉4、调节柱5、调节螺钉6、挡块7、紧定螺钉8、螺钉9、连接块10、绝缘板11、螺钉12、固定座13、反光罩14、螺钉15、挡光罩16、进气接头17、角度座18、密封圈19、管座20、螺母21、连接杆22、送丝管23、紧定螺钉24、套管25、导电嘴26、电极接口28、螺钉29、螺钉30、进水接头31、出水接头32和密封圈33。

所述固定柱2的上端外接激光熔覆头，所述固定柱2的中央形成通透的活动腔，所述活动柱3安装于所述固定柱2的活动腔内，并能够沿固定柱2的轴向进行上下移动并由螺钉4进行紧固，通过这种轴向移动用于调节激光束1聚焦于焊丝27上的焦点光斑大小，即与焊丝27交点处激光束1的光斑尺寸大小；具体的所述固定柱2套设于所述活动柱3外，并在所述固定柱2上开设有螺钉孔，当活动柱在固定柱2内调节到预定位置时，螺钉4穿过固定柱2的螺钉孔后抵接于活动柱侧面实现将活动柱固定，所述活动柱的中央形成通光孔。所述活动柱的底面通过螺钉固定连接有所述挡块7，并在所述活动柱3和挡块7之间形成调节腔，所述调节柱5安装于所述调节腔内，在所述活动柱的侧壁上开设有连通调节腔的调节孔，调节螺钉6穿过所述调节孔后深入至所述调节腔内，并能够对调节柱5在调节腔内的横向位置进行调节。所述调节柱5的中央开设有激光束通道，通过调节调节柱的横向位置来调节其激光束通道的横向位置，进行实现对激光束1的横向同心调节，也就是调节调节柱5及其下部零件与激光束1的同心度，最终实现对激光束1和焊丝27相交点的横向调节，保证了焊丝27能够被激光束1完全覆盖上。

所述调节柱5的下端通过紧定螺钉8固定连接有连接块10，具体的所述连接块10和调节柱5为圆柱间隙配合，所述调节柱5下端形成有连接套筒，所述连接块10上端形成有连接座，所述连接座的内部形成有通光孔，所述连接座插入所述连接套筒内，所述紧定螺钉8穿过连接套筒的侧壁并抵接于连接座侧壁上，实现连接块与调节柱的固定连接。所述连接块10和调节柱5可绕中心轴线在360度方向上自由旋转并通过紧定螺钉8进行固定，优选的连接块10上部的连接座具有外圆面并在其上开有V型槽，调节柱5下端的连接套筒为圆柱套筒，所述紧定螺钉8为尖端紧定螺钉，穿过连接套筒侧壁后插入连接块10的V型槽内以防止连接块10掉落。

所述连接块10的下端通过螺钉9固定连接于绝缘板11的上端，所述绝缘板的下端通过螺钉12固定连接于固定座13，从而所述绝缘板实现11连接块10和固定座之间的上下绝缘，也就是说位于绝缘板11上部的零件和位于其下部的零件相互绝缘；所述绝缘板的中央开设有通光孔。

所述固定座13的中央形成有通光孔，所述固定座的下端通过螺钉固定连接有反光罩14，所述反光罩收集熔池处的反射激光，所述反光罩14具有球面反光结构，其球心位于激光束1和焊丝27的交点位置也就是在工件表面形成的熔池点位置，从而接收的熔池处反射回来的光能再次返回熔池，从而提高激光的利用率；所述反光罩的底面中心开设有光束出射通孔，所述反光罩在其光束通孔侧壁连接有挡光罩16，具体的所述挡光罩通过螺纹连接于反光罩14的光束通孔侧壁，通过挡光罩阻止反射光进入激光熔覆头的内部损伤元器件，同时也能防止烟尘及飞溅进入熔覆头，所述挡光罩中央形成有光束出射通道，用于将激光束引导至挡光罩下方的焊丝上，且阻挡其他杂散光、烟尘或飞溅进入熔覆头内。

所述固定座的右侧端通过螺钉29固定连接于所述角度座18的一端，且在两者之间设置有密封圈33，所述角度座18的另一端通过螺钉30固定连接于管座20且在两者之间设置有密封圈19，所述角度座18、固定座13、管座20三者装配之后，在内部形成一条完整的循环水路通道，为装置降温，防止高温损伤；同时结合附图5所示，在所述固定座13、角度座18、管座20的内部均形成有进水通道和出水通道，且三者固定连接在一起后，三者的进水通道和出水通道相互连通形成一条完整的循环水路通道，并通过密封圈确保水路通道密闭，进一步的在所述角度座18的上部设置有进水接头31和出水接头32，所述进水接头31和出水接头32连通于循环水路通道，外接循环冷却水由进水接头31进入，依次通过角度座18、管座20、角度座18、固定座13、角度座18、管座20和角度座18后，最后由出水接头32流出，实现对角度座18、固定座13、管座20的降温。进一步的在所述角度座的上部还设置有进气接头17，在所述角度座18和管座20内设置有相互连通的进气通道，两者之间的进气通道之间通过密封圈19确保对外密闭，且角度座18内的进气通道连通于所述进气接头17。

所述管座上开设有中心孔，所述连接杆22从所述管座20的中心孔的一侧通过螺纹连接于所述中心孔内，并通过螺母21进行定位锁定，所述连接杆22的中央开设有管孔。所述导电嘴26通过螺纹连接于连接杆22一端（穿过中心孔端）的管孔内，所述导电嘴的中心开设有送丝通道。所述送丝管23穿过连接杆22的管孔且和导电嘴26贴合并由紧定螺钉24固定，所述焊丝27来自外接送丝机依次穿过送丝管23和导电嘴26的送丝通道后被送出，通过旋转连接杆可调节导电嘴送出的焊丝27与激光束1焦点之间的距离，从而控制焊丝27独立伸长距离。所述套管25套设于所述导电嘴26外，并从管座20中心孔的另一侧螺纹连接于管座的中心孔，安装完之后所套管25和导电嘴26之间形成一个狭窄的气流缝隙，且所述气流缝隙连通于所述管座20内的进气通道。来自外接送丝机的焊丝27依次穿过送丝管23和导电嘴26的送丝通道后被送出，并与挡光罩的光束出射通孔输出的激光束相交形成熔池，由角度座18、管座20、连接杆22、导电嘴26、套管25共同形成一条保护气通路，来自外接气源的气体经过进气接头17进入角度座18和管座20的进气通道，最后从套管25和导电嘴26之间的缝隙流出，在保护气通路中通过最后形成环形气体送出，保护焊丝和熔池。

本实用新型所述的热丝激光熔覆装置，连接于固定柱上的激光熔覆头提供的激光束1依次穿过固定柱2、活动柱3、调节柱5、连接块10、绝缘板11、固定座13、反光罩14和挡光罩16后被送出，其焦点与焊丝27相交并在工件34表面形成熔池；所述固定座13设有电极接口28，接通后和焊丝27导通且和绝缘板11以上部分绝缘，工件34与外接热丝机另一极导通，焊丝27最终接通外接热丝机的两个电极，实现热丝。

下面给出本实用新型的应用实施例

实施例：

本实施例使用本实用新型所述的热丝激光熔覆装置进行热丝激光熔覆，具体对一种圆柱形焊丝进行热丝，来自外接送丝机的焊丝27依次穿过送丝管23、导电嘴26，最后被送出与激光束1在工件34表面相交处形成熔池。

本实施例中热丝机电极一个电极与工件34导通，一个电极与焊丝27导通，伸出导电嘴26的焊丝27至熔池段为焊丝27单独导电，其本身具有一定的电阻，在热丝机电流的作用下发热实现热丝。

本实施例中，绝缘板11的作用在于隔绝了与焊丝27导通的电极再有电流泄漏而影响热丝效果。

本实施例中，装置具有上下调节机构，根据工艺要求，可上下调整，而激光束1为锥形，所以上下的调节就可以使打在工件34表面的光斑大小发生变化，从而适应工艺需求。

本实施例中，装置具有在平面上一个圆形面上调节的机构，焊丝27最终与工件接触的点可根据工艺要求落在激光束1在工件34表面上形成的光斑的任何需要的点，本调节方便快捷。

本实施例中，固定座13、角度座18、管座20内形成循环水冷结构，外接循环水，实现系统的温度稳定，确保装置的长时间可靠运行；

本实用新型的有益效果为：综上本实用新型提出的热丝激光熔覆装置，加热效果好，最高可达熔融状态，且能连续稳定加热，满足自动化连续生产的要求，走丝顺畅不卡丝，结构牢固，长时间运行不变形不晃动，解决了现有丝材激光熔覆技术的发展瓶颈问题，大大提高了激光熔覆的灵活性、质量和效率，具有广阔的推广应用前景。

以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域技术人员在本实用新型的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴，本实用新型具体的保护范围以权利要求书的记载为准。

Claims (10)

1.一种热丝激光熔覆装置，其特征在于，包括：固定柱（2）、活动柱（3）、调节柱（5）、挡块（7）、连接块（10）、绝缘板（11）、固定座（13）、反光罩（14）、挡光罩（16）、角度座（18）、管座（20）、连接杆（22）、送丝管（23）、套管（25）和导电嘴（26）；所述活动柱（3）安装于所述固定柱（2）内，并能够沿固定柱的轴向进行上下移动，所述挡块（7）连接于所述活动柱（3），并在所述活动柱（3）和挡块（7）之间形成调节腔，所述调节柱（5）安装于所述调节腔内，并能够在所述调节腔内进行横向位置调节；所述连接块（10）连接于所述调节柱（5）；所述绝缘板（11）的上端连接于所述连接块（10），所述绝缘板（11）的下端连接于所述固定座（13）；所述反光罩（14）连接于所述固定座（13）的底端，所述挡光罩（16）安装于所述反光罩（14）内，所述角度座（18）连接于所述固定座（13）的侧端，所述管座（20）连接于所述角度座（18），所述连接杆（22）安装于所述管座（20）内，所述送丝管（23）设置于所述连接杆（22）内，所述导电嘴（26）连接于所述连接杆（22），所述套管（25）套设于所述导电嘴（26）外。

2.根据权利要求1所述的热丝激光熔覆装置，其特征在于，所述固定柱（2）、活动柱（3）、调节柱（5）、连接块（10）、绝缘板（11）、固定座（13）、反光罩（14）和挡光罩（16）上均设置有通光孔，激光束依次穿过各部件的通光孔后与穿过送丝管（23）和导电嘴（26）的焊丝相交于待熔覆工件表面并形成熔池，通过沿固定柱的轴向移动所述活动柱（3）实现激光束（1）在熔池位置光斑大小的调节，通过在调节腔内横向调节所述调节柱（5）实现激光束（1）在熔池位置光斑同心度的调节。

3.根据权利要求1所述的热丝激光熔覆装置，其特征在于，所述角度座（18）上设置有进水接头（31）、出水接头（32）和进气接头（17），所述固定座（13）、角度座（18）和管座（20）内设置有循环水路通道，所述进水接头（31）和出水接头（32）连通于所述循环水路通道；所述角度座（18）和管座（20）内设置有进气通道，所述连接杆（22）、导电嘴（26）和套管（25）共同形成吹扫气通道，所述进气通道的进气端连通于所述进气接头（17），所述进气通道的出气端连通于所述吹扫气通道，所述吹扫气通道送出环形吹扫气流至焊丝和/或熔池位置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的热丝激光熔覆装置，其特征在于，所述固定柱（2）的上端外接激光熔覆头，所述固定柱（2）的中央形成通透的活动腔，所述活动柱（3）安装于所述活动腔内，所述活动腔的侧壁开设有螺钉孔，通过螺钉穿过螺钉孔并抵接于活动柱的侧面实现活动柱在固定柱内的移动锁定；所述活动柱的底面通过螺钉固定连接有所述挡块（7），并在所述活动柱（3）和挡块（7）之间形成所述调节腔，所述调节腔的侧壁开设有调节螺孔，通过调节螺钉穿过所述调节螺孔并抵接于所述调节柱（5）上实现调节柱在调节腔内的横向位置调节，所述调节柱的中央开设有激光束通道。

5.根据权利要求1-3任一项所述的热丝激光熔覆装置，其特征在于，所述调节柱（5）的下端形成有连接套筒，所述连接块（10）的上端形成有连接座，所述连接座的内部形成有通光孔，所述连接座的外壁上形成有连接槽，所述连接座可旋转的插入所述连接套筒内，并通过紧定螺钉穿过连接套筒后插入连接座的连接槽内，实现连接块与调节柱的固定连接；所述连接块（10）的下端通过第一螺钉固定连接于所述绝缘板（11）的上端，所述绝缘板（11）的下端通过第二螺钉固定连接于所述固定座（13）的上端。

6.根据权利要求1-3任一项所述的热丝激光熔覆装置，其特征在于，所述固定座（13）的中央形成有通光孔，所述固定座的下端固定连接有所述反光罩（14），所述反光罩（14）的底面中央开设有光束出射通孔，所述挡光罩（16）螺纹连接于所述反光罩（14）的光束出射通孔，所述挡光罩的中央形成有光束出射通道。

7.根据权利要求1-3任一项所述的热丝激光熔覆装置，其特征在于，所述固定座的侧端固定连接于所述角度座（18）的一端，所述角度座（18）的另一端固定连接于所述管座（20）；所述固定座和角度座之间以及所述角度座和管座（20）之间均设置有密封圈。

8.根据权利要求1-3任一项所述的热丝激光熔覆装置，其特征在于，所述管座（20）开设有中心孔，所述连接杆（22）螺纹连接于所述管座（20）的中心孔内，所述连接杆（22）的中央开设有管孔，所述导电嘴（26）螺纹连接于所述连接杆（22）的管孔内，所述送丝管（23）设置于所述连接杆（22）的管孔内并与所述导电嘴相贴合，所述导电嘴的中心开设有送丝通道。

9.根据权利要求8所述的热丝激光熔覆装置，其特征在于，所述连接杆通过锁定螺母锁定于所述管座（20）上；所述送丝管（23）通过紧定螺钉（24）锁紧于所述连接杆（22）内。

10.根据权利要求8所述的热丝激光熔覆装置，其特征在于，所述套管（25）与导电嘴（26）和连接杆（22）之间形成环形气流缝隙。

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