RU170344U1

RU170344U1 - Устройство для лазерной обработки изделия

Info

Publication number: RU170344U1
Application number: RU2016137847U
Authority: RU
Inventors: Альберт Харисович Гильмутдинов; Андрей Игоревич Горунов
Priority date: 2016-09-19
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2017-04-21

Abstract

Полезная модель относится к устройствам лазерной наплавки и может быть использована при наплавке различных материалов лазерным излучением и при выращивании изделий из металлов с применением порошковых материалов. Технический результат предлагаемого устройства для лазерной обработки изделия заключается в повышении качества формируемого покрытия на изделии. Технический результат в устройстве для лазерной обработки изделия, содержащем лазерный блок, корпус и установленную в нем с кольцевым зазором вставку с центральным проходным каналом для прохода лазерного луча лазерного блока, патрубок, для подачи легирующих элементов, введенный в кольцевой зазор, дополнительный патрубок для подачи инертного защитного газа, введенный в центральный проходной канал вставки и установленный перпендикулярно оси корпуса, причем лазерный блок имеет волоконный кабель, закрепленный в центральном проходном канале корпуса, достигается тем, что содержит ультразвуковой генератор, систему приводов для взаимного перемещения корпуса относительно поверхности обрабатываемого изделия, размещенного на столике, а выше выходного отверстия кольцевого зазора снаружи к корпусу закреплен герметичный кожух, в нижней части которого расположен ультразвуковой генератор. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам лазерной наплавки и может быть использована при наплавке различных материалов лазерным излучением и при выращивании изделий из металлов с применением порошковых материалов.

Известно устройство для нанесения металлического покрытия на детали, содержащее бункер для подачи металлического материала и канал, через который подводящий частицы поток газа направляется на обрабатываемый участок (см. патент ФРГ N 3011022, кл. B23K 26/00, 1981). Недостатком известного устройства является зависимость качества нанесения покрытия от направления взаимного перемещения подложки и луча лазера из-за одностороннего подвода порошкового наплавляемого материала (см. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М: Машиностроение, 1989, с. 281-289).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству для лазерной обработки изделия является устройство для лазерной наплавки изделия, описанное в патенте RU №2031764, C1, B23K 26/00, опубликованном 27.03.1995 г. Устройство для лазерной наплавки содержит лазерный блок и сопло.

Недостатком описанного выше устройства для лазерной наплавки изделия является невысокое качество формируемого покрытия, которое зависит от степени защиты инертным газом зоны наплавки. Наплавка порошковых материалов на основе титана требует обильной защиты инертными газами, такими как гелий (см. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М.: Машиностроение, 1989, с. 281-289).

Технический результат предлагаемого устройства для лазерной обработки изделия заключается в повышении качества формируемого покрытия на изделии.

Технический результат в устройстве для лазерной обработки изделия, содержащем лазерный блок, корпус и установленную в нем с кольцевым зазором вставку с центральным проходным каналом для прохода лазерного луча лазерного блока, патрубок, для подачи легирующих элементов введенный в кольцевой зазор, дополнительный патрубок для подачи инертного защитного газа, введенный в центральный проходной канал вставки и установленный перпендикулярно оси корпуса, причем лазерный блок имеет волоконный кабель, закрепленный в центральном проходном канале корпуса, достигается тем, что содержит ультразвуковой генератор, систему приводов для взаимного перемещения корпуса относительно поверхности обрабатываемого изделия размещенного на столике, а выше выходного отверстия кольцевого зазора снаружи к корпусу закреплен герметичный кожух, в нижней части которого расположен ультразвуковой генератор.

Введенные признаки в предлагаемое устройство то, что одновременно с оплавлением лазерным лучом поверхность обрабатываемого изделия подвергают воздействию ультразвуковых колебаний с одновременным удержанием инертного газа в области обработки, и введенные признаки для предлагаемого устройства, то, что выше выходного отверстия кольцевого зазора снаружи к корпусу закреплен герметичный кожух, внутри которого в нижней его части расположен ультразвуковой генератор, обеспечивают возможность максимальной защиты зоны обработки инертными газами от воздействия атмосферы окружающего воздуха, а так же обеспечивают возможность получения высокодисперсной структуры и равномерного распределения неметаллических включений в обрабатываемых изделиях, что в итоге позволяет расширить технологические возможности по сравнению с известным устройством.

На чертеже схематически изображено устройство для лазерной обработки изделия. Устройство для лазерной обработки изделия содержит сопло, содержащее корпус 1 и установленную в нем вставку 2 с центральным проходным каналом для прохода лазерного луча. Вставка 2 установлена в корпусе 1 с кольцевым зазором 3 для подачи через него порошкообразных легирующих материалов в зону обработки 4 из патрубка 5, установленного перпендикулярно оси корпуса 1. Корпус 1 снабжен также дополнительным патрубком 6, установленным перпендикулярно оси корпуса 1 сопла в верхней части корпуса 1 для подачи в зону обработки 4 инертного защитного газа. Выше выходного отверстия 7 кольцевого зазора 3 снаружи к корпусу 1 закреплен герметичный кожух 8, удерживающий инертный защитный газ, изображенный на чертеже в виде стрелок. Устройство для лазерной обработки изделия также содержит ультразвуковой генератор 9, расположенный в нижней части кожуха 8, внутри него, непосредственно под рабочим столиком 10, на котором располагается обрабатываемое изделие 11. Столик 10 установлен с возможностью изменения своего положения в пяти координатах. Выше входного отверстия корпуса 1 установлен лазерный блок 12, установленного над центральным проходным каналом вставки 2, луч 13 лазерного блока 12 направляют непосредственно в зону обработки 4 обрабатываемого изделия 11 посредством волоконного кабеля. Устройство для лазерной обработки изделия содержит также систему приводов для взаимного перемещения корпуса 1 относительно поверхности обрабатываемого изделия 11 размещенного на столике 10, которая на чертеже не показана. Герметичный кожух 8 может быть выполнен из стекла либо из кварца, либо полимера, например арамидов, наноциркония, поликарбосилана, либо композитного материала, например оксинитрида алюминия, ситаллов, стеклопластика, стеклоуглерода, либо металла (Патент RU 2339870, C1, F17C 11/00, опубликованный 27.11.2008).

Рассмотрим осуществление работы устройства. Перед началом обрабатываемое изделие 11 размещают на столике 10, включают подачу легирующих материалов, включают подачу инертного защитного газа, включают лазерный блок 12, имеющий волоконный кабель, закрепленный в центральном проходном канале корпуса 1. Через центральный проходной канал вставки 2 лазерный луч 13 направляют в зону обработки 4. Через патрубок 5 в полость между корпусом 1 сопла и вставкой 2 подают порошковый наплавляемый материал (например, самофлюсующийся или несамофлюсующийся) с инертным защитным газом и через дополнительный патрубок 6 одновременно подают инертный защитный газ (гелий или азот). Подача наплавляемого материала в кольцевой зазор 3 обеспечивает плавление порошка непосредственно в зоне обработки 4. В центральный проходной канал вставки 2 подают инертный защитный газ (гелий или азот) для защиты элементов фокусирующей оптики от частиц наплавляемого материала. Лазерная наплавка осуществляется по схеме: неподвижный лазерный луч 13 - перемещаемое обрабатываемое изделие 11. Одновременно с включением лазерного излучения, включается и ультразвуковой генератор 9. Столик 10 одновременно с обрабатываемым изделием 11 перемещают относительно лазерного луча 13 за счет системы приводов, которая на чертеже не показана. Зона обработки изделия - это место пересечения лазерного луча 13 и подаваемого присадочного порошкового материала на поверхности изделия 11.

На металлическом столике 10 через выходное отверстие сопла послойно выращивают деталь 11 из порошкового присадочного материала, при этом поток частиц порошкового материала подают непосредственно в зону воздействия лазерного луча 13. Процесс происходит с использованием инертного защитного газа, что обеспечивает защиту обрабатываемого изделия 11 от окисления. При этом присадочный порошковый материал с защитным инертным газом подают к обрабатываемому изделию 11 коаксиально лазерному лучу 13. Частицы порошкового присадочного материала, доставляемые к обрабатываемому изделию 11, имеют высокую температуру вследствие взаимодействия с лазерным лучом 13. Под воздействием лазерного излучения происходит расплавление присадочного материала и послойное выращивание обрабатываемого изделия 11. Одновременно, в процессе обработки изделия 11 герметичный металлический кожух 8, установленный на корпусе 1 сопла, удерживает инертный защитный газ, который после выхода из сопла устремляется вверх, обеспечивая более полную защиту получаемого покрытия.

После окончания процесса обработки изделия последовательно отключают лазерный блок 12, далее отключают подачу порошкового присадочного материала, затем отключают подачу инертного защитного газа и затем ультразвуковой генератор 9. Устройство содержит систему приводов для взаимного перемещения корпуса 1 относительно поверхности обрабатываемого изделия, размещенного на столике 10.

Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволит повысить качество получаемого изделия за счет введения ультразвуковых колебаний и лучшей защиты инертными газами (гелий или азот); повысить экономичность использования защитного инертного газа; обеспечить точность геометрии получаемых изделий за счет увеличения жидкотекучести наплавляемых материалов.

Claims

Устройство для лазерной обработки изделия, содержащее лазерный блок, корпус, установленную в нем с кольцевым зазором вставку с центральным проходным каналом для прохода лазерного луча лазерного блока, патрубок для подачи легирующих элементов в кольцевой зазор, дополнительный патрубок для подачи инертного защитного газа в центральный проходной канал вставки перпендикулярно оси корпуса, причем в центральном проходном канале корпуса лазерного блока закреплен волоконный кабель, отличающееся тем, что оно снабжено столиком для размещения обрабатываемого изделия , герметичным кожухом, ультразвуковым генератором и системой приводов для перемещения корпуса относительно поверхности обрабатываемого изделия , при этом герметичный кожух прикреплен к корпусу снаружи и выше выходного отверстия кольцевого зазора, а ультразвуковой генератор расположен в его нижней части .