CN216039823U - 裂纹改善型激光熔覆装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种裂纹改善型激光熔覆装置，旨在解决当前激光熔覆层中存在较多的裂纹缺陷的技术问题。其包括激光熔覆头、依次设置于所述激光熔覆头下方的预热机构、超声波处理机构，所述超声波处理机构包括超声波震动棒及匹配的超声波发生器，所述预热机构包括感应加热线圈、加热控制器，所述超声波震动棒设置于所述感应加热线圈下方。本实用新型结构简单、成本低，其感应加热线圈可以对基材进行预热，进而在激光熔覆过程中可以减小温度梯度，避免热应力的产生，消除熔覆层的裂纹；同时超声波震动棒在熔覆过程中可以避免硬质相的产生，进而减少裂纹产生的可能性，从而提高熔覆层的质量和性能。

Description

裂纹改善型激光熔覆装置

技术领域

本实用新型涉及材料表面处理技术领域，具体涉及一种裂纹改善型激光熔覆装置。

背景技术

激光熔覆（Laser Cladding）亦称激光熔敷或激光包覆，是一种新的表面改性技术；其是将合金材料或者金属粉末预置于需要修复的或者再制造的金属表面，或者采用自动送料装置(送粉器或者送丝机)在激光熔融过程中输送至金属基材表面，经高能量激光束熔化，使之和基体表面熔合，形成低稀释度的、与基体表面结合的熔覆层。

激光熔覆层中的裂纹是常见的缺陷，一般是在熔覆层完成熔覆后，冷却凝固这一极短时间内产生的，裂纹对熔覆层的性能指标及质量有较大的影响，产生裂纹的原因较多，但通常认为主要原因是其内部存在较大的应力以及熔覆层内部枝晶粗大，具体而言，一是由于基材和熔覆材料的热膨胀系数不同，从而使各层之间的热膨胀率和收缩率不一致而产生热应力，以及同种材料在受热后由于温度梯度较大也会产生热应力，目前，激光熔覆前，通常会在预热板上将基材预热，再进行激光熔覆，但仍会出现熔覆层开裂等问题；二是在激光熔覆过程中，枝晶的交错封闭会造成液体无法补充，导致其生长过程中枝晶粗大，从而产生裂纹。

当前迫切需要改进现有激光熔覆装置的功能，以避免或减少激光熔覆层中出现裂纹，进而提升熔覆层的性能和质量。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种裂纹改善型激光熔覆装置，旨在解决当前激光熔覆层中存在较多的裂纹缺陷的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

设计一种裂纹改善型激光熔覆装置，包括激光熔覆头、依次设置于所述激光熔覆头下方的预热机构、超声波处理机构，所述超声波处理机构包括超声波震动棒及匹配的超声波发生器，所述预热机构包括感应加热线圈、加热控制器，所述超声波震动棒设置于所述感应加热线圈下方。

该激光熔覆装置能够减少或避免裂纹缺陷产生的原因在于，在激光熔覆之前，先预热基材，加热完成后，是在一定温度下对工件进行激光熔覆，激光熔覆后熔覆层温度梯度减小，热应力减小；在此基础上，激光熔覆过程中施加超声震动处理有利于抑制裂纹的产生，超声波在熔池中的空化及搅拌作用能使正在长大的枝晶网破碎形成均匀分布的细小晶核，致使硬质相和温度梯度分布均匀化，减少熔池含气量，从而减少或避免裂纹的产生。

在所述感应加热线圈和超声波震动棒之间设有对应的隔热板。

在所述隔热板与所述超声波震动棒设置有对应的导震板。

在所述超声波震动棒的四周侧面及下方设置有对应的隔震板。

所述隔热板、导震板或/和隔震板为耐高温金属材质。

所述激光熔覆头包括激光器及相匹配的送粉喷嘴。

所述超声波震动棒的超声频率频率:20～40kHZ。

与现有技术相比，本实用新型的主要有益技术效果在于：

1. 本实用新型中感应加热线圈可以对基材进行预热，进而在激光熔覆过程中可以减小温度梯度，避免热应力的产生，消除熔覆层的裂纹；同时超声波震动棒在熔覆过程中可以避免硬质相的产生，进而减少裂纹产生的可能性，从而提高熔覆层的质量。

2. 本实用新型装置结构简单，成本低，能够有效避免裂纹在熔覆层中产生的情况，极大的提高了激光熔覆层成型质量和性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

以上图中，1为激光熔覆头，2为感应加热线圈，3为超声波震动棒，4为隔热板，5为导震板，6为导线，7为加热控制器，8为导线，9为超声波发生器，10为激光器，11为送粉喷嘴，12为激光束，13为送粉通道，14为工件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本申请如涉及“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而非是限定特定的顺序或先后次序。

以下实施例中所涉及的零部件、结构、机构或元器件等，如无特别说明，则均为常规市售产品。

实施例1：一种裂纹改善型激光熔覆装置，参见图1，包括激光熔覆头1、位于其下方的感应加热线圈2及下层的超声波震动棒3，中间设有隔热板4与导震板5，均用螺栓固定住，所述超声波震动棒3四周侧面及下方设置有对应的隔震板，所示超声波震动棒3与超声波发生器9通过导线8电性连接，而感应加热线圈2通过导线6与加热控制器7相连接。

所述隔热板、导震板和隔震板为耐高温金属材质。

所述激光熔覆头包括激光器10及相匹配的送粉喷嘴11。

上述激光熔覆装置的工作原理及使用流程如下：

当激光熔覆之前，首先将通过加热控制器7开启感应加热线圈通电，对工件14进行预热，预热一段之后再开启进行激光熔覆，以减小热应力，激光器10发出的激光束12打在工件14表面，同时由送粉喷嘴11将粉末通过送粉通道13输送到工件14上，粉末开始熔化，在工件14表面形成熔池；并开启超声波发生装置9，超声波震动棒3（频率20-40kHZ、功率600-4000w）开始工作，超声波在熔池中的空化及搅拌作用可使正在长大的枝晶网破碎形成均匀分布的细小晶核，致使硬质相和温度梯度分布均匀化，减少熔池含气量，从而进一步减少或避免裂纹的产生。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型技术构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者对相关部件、结构及材料进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (7)

1.一种裂纹改善型激光熔覆装置，包括激光熔覆头，其特征在于，还包括依次设置于所述激光熔覆头下方的预热机构、超声波处理机构，所述超声波处理机构包括超声波震动棒及匹配的超声波发生器，所述预热机构包括感应加热线圈、加热控制器，所述超声波震动棒设置于所述感应加热线圈下方。

2.根据权利要求1所述的裂纹改善型激光熔覆装置，其特征在于，在所述感应加热线圈和超声波震动棒之间设有对应的隔热板。

3.根据权利要求2所述的裂纹改善型激光熔覆装置，其特征在于，在所述隔热板与所述超声波震动棒设置有对应的导震板。

4.根据权利要求3所述的裂纹改善型激光熔覆装置，其特征在于，在所述超声波震动棒的四周侧面及下方设置有对应的隔震板。

5.根据权利要求4所述的裂纹改善型激光熔覆装置，其特征在于，所述隔热板、导震板或隔震板为耐高温金属材质。

6.根据权利要求1所述的裂纹改善型激光熔覆装置，其特征在于，所述激光熔覆头包括激光器及相匹配的送粉喷嘴。

7.根据权利要求1所述的裂纹改善型激光熔覆装置，其特征在于，所述超声波震动棒的超声频率为20～40kHZ。

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