RU2688973C2 - Обрабатывающая головка и обрабатывающее устройство - Google Patents
Обрабатывающая головка и обрабатывающее устройство Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688973C2 RU2688973C2 RU2016137479A RU2016137479A RU2688973C2 RU 2688973 C2 RU2688973 C2 RU 2688973C2 RU 2016137479 A RU2016137479 A RU 2016137479A RU 2016137479 A RU2016137479 A RU 2016137479A RU 2688973 C2 RU2688973 C2 RU 2688973C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- cooling
- processing head
- housing
- sleeve
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 97
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 24
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
- B05B7/22—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/144—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor the fluid stream containing particles, e.g. powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
- B23K37/003—Cooling means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к обрабатывающей головке (1) для обработки поверхности посредством лазерного луча. Обрабатывающая головка (1) включает в себя канал (2) для прохода лазера, имеющий продольную ось (A), по меньшей мере один канал (3) для подвода порошка и канал (4) охлаждения для охлаждения обрабатывающей головки (1). Обрабатывающая головка (1) выполнена по меньшей мере из двух частей и включает в себя корпус (5) и втулку (6). Втулка (6) предназначена для установки на корпусе (5). Канал (2) для прохода лазера и канал (3) для подвода порошка выполнены в корпусе (3). Корпус (3) по меньшей мере частично образует первую боковую стенку канала (4) охлаждения. Втулка (6) по меньшей мере частично образует вторую боковую стенку канала (4) охлаждения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение касается обрабатывающей головки для обработки поверхности посредством лазерного луча и обрабатывающего устройства, включающего в себя эту обрабатывающую головку согласно ограничительной части независимых пунктов формулы изобретения.
Из уровня техники известно нанесение порошка на деталь посредством способа лазерной наплавки. Для этого порошок, в частности посредством обрабатывающей головки, подается к детали, причем этот порошок подается к пятну плавления, которое прежде было расплавлено посредством лазера. Обычно лазер ведется через канал для прохода лазера обрабатывающей головки и фокусируется на расстоянии от 10 мм до 20 мм от выходной стороны обрабатывающей головки. Кроме того, порошок подается через обрабатывающую головку по меньшей мере по одному каналу для подвода порошка. При этом обрабатывающая головка может иметь один или несколько каналов для подвода порошка, выпускные отверстия которых на выходной стороне обрабатывающей головки чаще всего расположены вокруг выходного отверстия для лазерного луча; альтернативно канал для подвода порошка может быть выполнен в виде кольцевого зазора, который расположен вокруг канала для прохода лазера.
Во время выполнения способа лазерной наплавки при известных обстоятельствах может происходить сильный нагрев обрабатывающей головки, так как отражаются примерно от 1/3 до 2/3 подводимой мощности лазера, которые попадают по существу на обрабатывающую головку. Отраженная доля зависит при этом от применяемого лазера, основываясь по существу на длине волны. Например, исходят из того, что у Nd:YAG-, волоконного, дискового или диодного лазеров обычно отражается примерно 1/3 мощности, а у CO2-лазеров - до 2/3 мощности.
Из US 7,259,353 известно устройство для охлаждения обрабатывающей головки при лазерной наплавке. Здесь предлагается расположить вокруг обрабатывающей головки рубашку охлаждения, имеющую наибольший возможный объем, чтобы обеспечить возможность как можно более эффективного охлаждения.
Ранее известный уровень техники имеет, однако, тот недостаток, что интенсивность охлаждения не всегда является достаточной. Кроме того, рубашка охлаждения большого объема значительно увеличивает обрабатывающую головку, что может быть неудобным при эксплуатации. Кроме того, ранее известные рабочие головки, в частности, из-за трудоемкого способа изготовления или из-за высокого расхода материала могут быть слишком дорогими; это также нежелательно, так как рабочие головки должны достаточно часто заменяться. Другим недостатком является недостаточное при известных обстоятельствах охлаждение острия обрабатывающей головки, обращенного к обрабатываемой детали.
В WO 95/20458 A1 описывается обрабатывающая головка для обработки поверхности посредством лазерного луча, которая включает в себя корпус и втулку для установки на корпусе. Корпус и втулка вместе образуют канал охлаждения обрабатывающей головки. Помимо этого, обрабатывающая головка имеет еще множество других конструктивных элементов.
Поэтому, в частности, задачей настоящего изобретения является устранить недостатки известного, то есть, в частности, предоставить обрабатывающую головку, которая проста и экономична в изготовлении, которая имеет компактную конструкцию и обеспечивает высокую интенсивность охлаждения при эксплуатации.
Эта задача решается с помощью обрабатывающей головки и обрабатывающего устройства по независимым пунктам формулы изобретения.
Зависимые пункты формулы изобретения касаются предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Изобретение касается обрабатывающей головки для обработки поверхности посредством лазерного луча. Обрабатывающая головка включает в себя канал для прохода лазера, имеющий продольную ось, по меньшей мере один канал для подвода порошка и канал охлаждения для охлаждения обрабатывающей головки. Обрабатывающая головка выполнена по меньшей мере из двух частей и включает в себя корпус и втулку. Втулка предназначена для установки на корпусе. Канал для прохода лазера и канал для подвода порошка выполнены в корпусе. Корпус по меньшей мере частично образует первую боковую стенку канала охлаждения. Втулка по меньшей мере частично образует вторую боковую стенку канала охлаждения.
Это имеет то преимущество, что необходимые выемки для образования канала охлаждения могут выполняться на корпусе до установки втулки на корпусе, что делает изготовление простым и экономичным. Кроме того, расположение канала для прохода лазера и канала для подвода порошка в корпусе приводит к тому, что для обрабатывающей головки необходимо лишь небольшое количество конструктивных элементов. Кроме того, канал охлаждения может без затруднений располагаться так, чтобы могло обеспечиваться достаточное охлаждение обрабатывающей головки и, в частности, острия обрабатывающей головки, так как благодаря простому в процессе изготовления исполнению канала охлаждения возможно, например, изготовление теплообменника, выполненного в виде лабиринта. При этом выемки могут выполняться в корпусе и/или втулке, при этом канал охлаждения образуется втулкой после расположения втулки на корпусе. При этом при эксплуатации для отвода тепла через канал охлаждения подается охлаждающая среда, такая как, например, вода.
Канал охлаждения может при этом выполняться способом со снятием стружки, таким как, например, способ фрезерования. Альтернативно корпус и/или втулка с каналом охлаждения могут выполняться способом формообразования, например, способом литья под давлением.
В частности, корпус и втулка образуют первую боковую стенку и вторую боковую стенку в обрабатывающей головке на участке по меньшей мере 50%, предпочтительно по меньшей мере 75% и особенно предпочтительно по меньшей мере 90% общей длины канала охлаждения.
Обрабатывающая головка имеет, в частности, только один единственный канал для прохода лазера. Но возможно также, чтобы она имела несколько каналов для прохода лазера.
Вышеназванный корпус обрабатывающей головки выполнен, в частности, цельно и изготовлен, в частности, из гомогенной заготовки, например, слитка из меди или медного сплава.
Часто обрабатывающая головка называется также порошковым соплом. Корпус часто называется втулочным корпусом или корпусом сопла.
Предпочтительно корпус и втулка могут разъемно соединяться друг с другом. В частности, корпус и втулка могут привертываться друг к другу.
Это имеет то преимущество, что при необходимости может заменяться одна из двух частей. Так как втулка представляет собой наружную деталь, которая при эксплуатации подвергается более высоким тепловым нагрузкам, при известных обстоятельствах она заменяется чаще. Так как втулка чаще всего представляет собой более дешевую часть, тем самым дополнительно сокращаются расходы при эксплуатации. Кроме того, благодаря разъемному соединению втулка может просто удаляться для простой чистки канала охлаждения и просто очищаться.
Предпочтительно корпус и втулка соединены жестко. В частности, корпус и втулка спаяны друг с другом.
Это имеет то преимущество, что достижима более компактная конструкция обрабатывающей головки, так как, например, можно обойтись без выполнения резьбы.
Предпочтительно корпус имеет первый транспортировочный канал и второй транспортировочный канал для подвода и отвода охлаждающей среды к каналу охлаждения и от канала охлаждения.
Это имеет то преимущество, что для выполнения каналов для подвода и отвода охлаждающей среды к каналу охлаждения не нужен никакой другой конструктивный элемент. Это позволяет получить особенно простую и вместе с тем экономичную конструкцию обрабатывающей головки.
Предпочтительно обрабатывающая головка состоит из головки, втулки и, опционально, уплотнений, в частности только одного уплотнения, например, в виде круглого (в поперечном сечении) кольца. В частности, на обрабатывающей головке могли бы быть установлены мелкие детали, которые, однако, в этом контексте не причисляются к обрабатывающей головке.
Это имеет то преимущество, что обрабатывающая головка состоит только из очень малого количества конструктивных элементов и поэтому особенно проста и экономична.
Предпочтительно канал охлаждения выполнен в виде змеевика охлаждения или спирали охлаждения. Это имеет преимущество возможности достижения высокой интенсивности охлаждения при оптимизированном расходе охлаждающей среды. Кроме того, у змеевиков охлаждения или спиралей охлаждения области, проводящие охлаждающую среду, могут выполняться по существу без острых углов, острых кромок, а также выступающих или углубленных ступеней, так что можно избежать соответствующей потери давления. Благодаря этому дополнительно повышается интенсивность охлаждения.
Предпочтительно канал охлаждения расположен в корпусе или в втулке. Другими словами, канал охлаждения расположен только в корпусе или во втулке; когда канал охлаждения расположен только в корпусе, втулка образует только вторую боковую стенку; когда канал охлаждения расположен только в втулке, корпус образует только первую боковую стенку.
Расположение канала охлаждения только в корпусе имеет то преимущество, что втулка может выполняться с малой толщиной стенки для достижения компактной конструкции.
Расположение канала охлаждения только в втулке имеет то преимущество, что охлаждение выполнено еще эффективнее, так как канал охлаждения расположен вблизи теплой наружной стороны обрабатывающей головки.
Предпочтительно канал охлаждения расположен в корпусе и в втулке. Это имеет то преимущество, что может выполняться канал охлаждения с большим проточным поперечным сечением для дополнительно повышенной интенсивности охлаждения.
Предпочтительно в области, обращенной к выходной стороне лазерного луча, расположено уплотнение для уплотнения канала охлаждения. В частности, это уплотнение выполнено в виде уплотнительного кольца, которое предпочтительно может вставляться в паз корпуса.
Это имеет то преимущество, что может обеспечиваться хорошее уплотнение между корпусом и втулкой, так что охлаждающая среда при эксплуатации не может выходить и попадать на обрабатываемую деталь.
Разумеется, на обращенной от выходной стороны лазерного луча стороне между втулкой и корпусом, предпочтительно аналогично вышеуказанному уплотнению, может располагаться другое уплотнение. Это имеет то преимущество, что охлаждающая среда при эксплуатации не может выходить и попадать на обрабатываемую деталь.
Предпочтительно корпус и втулка в меньшей мере одном участке выполнены сходящимися в направлении выходной стороны. В частности, корпус и втулка в по меньшей мере одном участке выполнены конически сходящимися в направлении выходной стороны. Другими словами, обрабатывающая головка в по меньшей мере одном участке выполнена, в частности конически сходящейся в направлении выходной стороны.
Втулка и корпус могут быть, например, выполнены таким образом, чтобы обращенный от выходной стороны участок втулки и корпуса был выполнен цилиндрическим; обращенный к выходной стороне участок втулки и корпуса может быть конически сходящимся. В цилиндрическом участке может располагаться резьба для разъемного крепления втулки на корпусе. При этом корпус и втулка выполнены с формами, согласованными друг с другом таким образом, что втулка в соответствии с изобретением может крепиться на корпусе
Исполнение обрабатывающей головки со сходящимся, в частности конически, участком имеет то преимущество, что обрабатывающая головка в направлении детали имеет меньшее поперечное сечение и поэтому более проста в обращении.
Предпочтительно канал охлаждения по меньшей мере частично и предпочтительно полностью расположен в сходящемся участке. Это имеет то преимущество, что обращенный к выходной стороне участок, который при эксплуатации чаще всего наиболее сильно нагревается, эффективно охлаждается.
Предпочтительно по меньшей мере один участок канала охлаждения расположен параллельно плоскости, перпендикулярной продольной оси A. Это имеет то преимущество, что некоторый участок канала охлаждения ведется вокруг корпуса по существу в одном осевом положении, благодаря чему может реализовываться длинный канал охлаждения с эффективным охлаждением.
Предпочтительно по меньшей мере один первый участок и один второй участок канала охлаждения удалены друг от друга параллельно продольной оси A. Это имеет то преимущество, что достижимо эффективное охлаждение обрабатывающей головки параллельно продольной оси, так как канал охлаждения расположен вдоль обрабатывающей головки.
Предпочтительно канал охлаждения имеет первое транспортировочное отверстие и второе транспортировочное отверстие для подвода и/или отвода охлаждающей среды. Первое транспортировочное отверстие и второе транспортировочное отверстие удалены друг от друга параллельно продольной оси A. Например, охлаждающая среда через первое транспортировочное отверстие может транспортироваться в канал охлаждения, и через второе транспортировочное отверстие транспортироваться из канала охлаждения. Разумеется, транспортировка охлаждающей среды может также осуществляться в обратном направлении.
Это имеет то преимущество, что охлаждающая среда, прежде чем она транспортируется из обрабатывающей головки, используется для охлаждения обрабатывающей головки только один раз. Разумеется, возможен также режим циркулирования охлаждающей среды, при котором охлаждающая среда после транспортировки из канала охлаждения активно и/или пассивно охлаждается и затем снова подается в канал охлаждения, что предпочтительно позволяет достичь сокращения расхода охлаждающей среды.
При известных обстоятельствах предпочтительно подводить охлаждающую среду в то транспортировочное отверстие, которое расположено ближе к выходной стороне, так как выходная сторона часто является наиболее теплой. Так как охлаждающая среда во время транспортировки через канал охлаждения нагревается, то возможно более эффективное охлаждение к началу транспортировки охлаждающей среды через канал охлаждения, что предпочтительно для охлаждения горячей области, обращенной к выходной стороне.
Предпочтительно первое транспортировочное отверстие находится в проточном соединении с первым транспортировочным каналом, а второе транспортировочное отверстие находится в проточном соединении со вторым транспортировочным каналом. Первый транспортировочный канал и/или второй транспортировочный канал по меньшей мере в некотором участке расположены по существу под тем же углом наклона к продольной оси, что и канал для подвода порошка.
Это имеет то преимущество, что обрабатывающая головка может выполняться компактно.
Предпочтительно канал охлаждения расположен на обращенной от продольной оси A стороне канала для прохода лазера и, в частности, указанного по меньшей мере одного канала для подвода порошка. Другими словами, канал охлаждения расположен, находясь в обрабатывающей головке снаружи, и ведется вокруг канала для прохода лазера и, в частности, вокруг указанного по меньшей мере одного канала для подвода порошка.
Это имеет то преимущество, что может обеспечиваться охлаждение наружных областей обрабатывающей головки, которые чаще всего подвержены наиболее высоким тепловым нагрузкам.
Предпочтительно втулка и, в частности, корпус изготовлены по существу из материала, имеющего теплопроводность больше 300 Вт/(м*К). Предпочтительно этот материал имеет теплопроводность больше 340 Вт/(м*К) и особенно предпочтительно больше 380 Вт/(м*К). Например, этот материал может представлять собой медь или же медный сплав.
Это имеет то преимущество, что, дополнительно к охлаждению посредством охлаждающей среды, тепло может хорошо отводиться за счет выбора материала, например, за счет теплопередачи к охлаждающей среде.
Другой аспект настоящего изобретения касается обрабатывающего устройства для обработки поверхности посредством лазерного луча. Это обрабатывающее устройство включает в себя обрабатывающую головку, которая описана выше.
Другие признаки и преимущества изобретения для лучшего понимания поясняются подробнее ниже на примерах осуществления без ограничения изобретения этими примерами осуществления. Показано:
фиг.1: схематичное изображение предлагаемой изобретением обрабатывающей головки на виде сбоку;
фиг.2: вид спереди обрабатывающей головки в соответствии с фиг.1, с втулкой;
фиг.3: вид спереди обрабатывающей головки в соответствии с фиг.2, без втулки;
фиг.4: схематичное изображение фрагмента обрабатывающего устройства, имеющего обрабатывающую головку в соответствии с фиг.1.
На фиг.1 в схематичном изображении представлена предлагаемая изобретением обрабатывающая головка 1 на виде сбоку. Обрабатывающая головка 1 выполнена из двух частей и включает в себя корпус 5, а также разъемно закрепленную на корпусе 5 втулку 6. Разумеется, втулка 6 может быть также жестко соединена с корпусом 5, например, пайкой.
Обрабатывающая головка 1 имеет выходную сторону 10, в которой расположено выходное отверстие 18 для лазерного луча. Кроме того, на выходной стороне 10 расположено выпускное отверстие 20 канала 3 для порошка для транспортировки порошка к обрабатываемой детали; выпускное отверстие и канал 3 для порошка изображены штрихами только для иллюстрации, так как канал для порошка при вращении вокруг продольной оси A лежит в другой плоскости сечения, чем, напр., первый транспортировочный канал 13.
Обрабатывающая головка 1 в некотором участке выполнена конически сходящейся в направлении выходной стороны 10.
Корпус 5 на стороне, обращенной от выходной стороны 10, имеет не изображенную здесь резьбу, посредством которой втулка 6 может привертываться к корпусу 5; для этого втулка 6 на внутренней стороне имеет не изображенную здесь ответную резьбу.
В конически сходящемся участке корпуса расположен выполненный в виде змеевика охлаждения канал 4 охлаждения; этот канал 4 охлаждения может, например, фрезероваться в корпусе 5 фрезой. Альтернативно исполнению в виде змеевика охлаждения канал 4 охлаждения может также, разумеется, выполняться в виде спирали охлаждения.
Первый участок 22 канала 4 охлаждения расположен параллельно плоскости, перпендикулярной продольной оси A. Кроме того, первый участок 22 и второй участок 23 канала 4 охлаждения удалены друг от друга параллельно продольной оси.
Канал 4 охлаждения имеет первое транспортировочное отверстие 11 и второе транспортировочное отверстие 12 для подвода и/или отвода охлаждающей среды.
Корпус 5 имеет паз 19 для помещения уплотнительного кольца для образования уплотнения 9. Для образования другого уплотнения при необходимости может предусматриваться другой паз для помещения другого уплотнительного кольца в области резьбы, расположенной на стороне, обращенной от выходной стороны 10.
Обрабатывающая головка 1 имеет канал 2 для прохода лазера, имеющий продольную ось A. При эксплуатации лазер на стороне, обращенной от выходной стороны 10, ведется в канал 2 для прохода лазера, после чего лазерный луч распространяется по продольной оси A и выходит из обрабатывающей головки 1 через выходное отверстие 18.
Канал 4 охлаждения имеет первую боковую стенку 7, которая образуется корпусом 5. Вторая боковая стенка 8 образуется втулкой 6. Таким образом, охлаждающая среда может подаваться по каналу 4 охлаждения по существу параллельно боковым стенкам 7 и 8.
Корпус 5 имеет первое транспортировочное отверстие 11 и второе транспортировочное отверстие 12 для подвода и/или отвода охлаждающей среды. Первое транспортировочное отверстие 11 соединено проточным соединением с первым транспортировочным каналом 13. Второе транспортировочное отверстие 12 соединено проточным соединением со вторым транспортировочным каналом 14. Посредством транспортировочных каналов охлаждающая среда может транспортироваться к каналу 4 охлаждения.
Первое транспортировочное отверстие 11 и второе транспортировочное отверстие 12 удалены друг от друга параллельно продольной оси A.
Канал 4 охлаждения расположен на обращенной от продольной оси A стороне канала 2 для прохода лазера и канала 3 для подвода порошка.
Канал 3 для подвода порошка, имеющий выпускное отверстие 20 (изображено штрихами), наклонен относительно продольной оси A таким образом, что струя порошка пересекает продольную ось A на расстоянии D примерно 12 мм от выходного отверстия 18. Итак, не изображенный здесь лазер фокусируется так, чтобы посредством лазера на расстоянии D на детали могло создаваться пятно плавления.
Канал 3 для подвода порошка, первый транспортировочный канал 13 и второй транспортировочный канал 14 на некотором участке расположены по существу под одинаковым углом B наклона к продольной оси A.
На фиг.2 и 3 изображен вид спереди обрабатывающей головки 1 в соответствии с фиг.1. На фиг.2 показана обрабатывающая головка 1 с втулкой 6. На фиг.3 показана обрабатывающая головка 1 без втулки, поэтому виден канал 4 охлаждения.
Одинаковые ссылочные обозначения означают одинаковые признаки на всех фигурах и поясняются повторно только при необходимости.
На фиг.4 на схематичном изображении показан фрагмент обрабатывающего устройства 15, имеющего обрабатывающую головку 1 в соответствии с фиг.1.
Обрабатывающее устройство 15 включает в себя патронную втулку 17 для обрабатывающей головки 1. Лазерный луч 16 ведется через патронную втулку 17 и затем через обрабатывающую головку 1.
Лазерный луч 16 выходит из обрабатывающего устройства 15 через выходное отверстие 18 и при этом фокусируется так, что на расстоянии D на не изображенной здесь детали может создаваться точка плавления, на которую затем транспортируется порошок, как описано выше.
При эксплуатации обрабатывающее устройство 15 ведется по детали с помощью не изображенного здесь позиционирующего устройства, вследствие чего образуется так называемый наплавленный валик.
Claims (14)
1. Обрабатывающая головка (1) для обработки поверхности посредством лазерного луча, включающая в себя канал (2) для прохода лазера с продольной осью (A), по меньшей мере один канал (3) для подвода порошка и канал (4) охлаждения для охлаждения обрабатывающей головки (1), при этом обрабатывающая головка (1) выполнена по меньшей мере из двух частей и включает в себя корпус (5) и втулку (6) для установки на корпусе (5), отличающаяся тем, что канал (2) для прохода лазера и канал (3) для подвода порошка выполнены в корпусе (5) и корпус (5) по меньшей мере частично образует первую боковую стенку (7) канала (4) охлаждения, и при этом втулка (6) по меньшей мере частично образует вторую боковую стенку (8) канала (4) охлаждения.
2. Обрабатывающая головка (1) по п. 1, отличающаяся тем, что корпус (5) имеет первый транспортировочный канал (13) и второй транспортировочный канал (14) для подвода и отвода охлаждающей среды к и от канала (4) охлаждения.
3. Обрабатывающая головка (1) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что обрабатывающая головка (1) состоит из головки (5), втулки (6) и, опционально, уплотнений (9).
4. Обрабатывающая головка (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что канал (4) охлаждения выполнен в виде змеевика охлаждения или спирали охлаждения.
5. Обрабатывающая головка (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что канал (4) охлаждения расположен в корпусе (5) или во втулке (6).
6. Обрабатывающая головка (1) по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что канал (4) охлаждения расположен в корпусе (5) и во втулке (6).
7. Обрабатывающая головка (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что в обращенной к выходной стороне (10) лазерного луча области расположено уплотнение (9), в частности уплотнительное кольцо, для уплотнения канала (4) охлаждения.
8. Обрабатывающая головка (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что корпус (5) и втулка (6) в направлении выходной стороны (10) по меньшей мере в одном участке выполнены конически сходящимися.
9. Обрабатывающая головка (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что канал (4) охлаждения по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, расположен в сходящемся участке.
10. Обрабатывающая головка (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что канал (4) охлаждения имеет первое транспортировочное отверстие (11) и второе транспортировочное отверстие (12) для подвода и/или отвода охлаждающей среды, при этом первое транспортировочное отверстие (11) и второе транспортировочное отверстие (12) удалены друг от друга параллельно продольной оси (A).
11. Обрабатывающая головка (1) по пп. 2 и 10, отличающаяся тем, что первое транспортировочное отверстие (11) находится в проточном соединении с первым транспортировочным каналом (13), а второе транспортировочное отверстие (12) - в проточном соединении со вторым транспортировочным каналом (14), и при этом первый транспортировочный канал (13) и/или второй транспортировочный канал (14) по меньшей мере в одном участке расположены по существу под тем же углом (B) наклона к продольной оси (A), что и канал (3) для подвода порошка.
12. Обрабатывающая головка (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что канал (4) охлаждения расположен на обращенной от продольной оси (A) стороне канала (2) для прохода лазера и, в частности, указанного по меньшей мере одного канала (3) для подвода порошка.
13. Обрабатывающая головка (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что втулка (6) и, в частности, корпус (5) изготовлены по существу из материала, имеющего теплопроводность больше 300 Вт/(м*К), предпочтительно больше 340 Вт/(м*К) и особенно предпочтительно больше 380 Вт/(м*К).
14. Обрабатывающее устройство (15) для обработки поверхности посредством лазерного луча, включающее в себя обрабатывающую головку (1) по одному из предыдущих пунктов.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP14157566.2 | 2014-03-04 | ||
| EP14157566 | 2014-03-04 | ||
| PCT/EP2015/054238 WO2015132171A1 (de) | 2014-03-04 | 2015-03-02 | Bearbeitungskopf und bearbeitungseinrichtung |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016137479A RU2016137479A (ru) | 2018-04-04 |
| RU2016137479A3 RU2016137479A3 (ru) | 2018-10-25 |
| RU2688973C2 true RU2688973C2 (ru) | 2019-05-23 |
Family
ID=50193327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016137479A RU2688973C2 (ru) | 2014-03-04 | 2015-03-02 | Обрабатывающая головка и обрабатывающее устройство |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10213872B2 (ru) |
| EP (1) | EP3113904B1 (ru) |
| JP (2) | JP6680684B2 (ru) |
| CN (1) | CN106536127B (ru) |
| AU (1) | AU2015226286B2 (ru) |
| RU (1) | RU2688973C2 (ru) |
| WO (1) | WO2015132171A1 (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103203543B (zh) * | 2013-02-04 | 2015-03-11 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种用于激光冲击强化叶片的水约束层的喷射方法和装置 |
| FR3091195B1 (fr) | 2018-12-28 | 2022-10-14 | Fives Machining | Tete d’impression 3d par projection de poudre |
| IT202000008386A1 (it) * | 2020-04-20 | 2021-10-20 | Prima Ind Spa | Terminale operativo laser, macchina operatrice laser e procedimento di fabbricazione corrispondenti |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993000171A1 (de) * | 1991-06-24 | 1993-01-07 | Gebrueder Sulzer Aktiengesellschaft | Düse zum oberflächenbehandeln metallischer werkstücke |
| WO1995020458A1 (en) * | 1994-01-27 | 1995-08-03 | Chromalloy Gas Turbine Corporation | Laser/powdered metal cladding nozzle |
| RU2043789C1 (ru) * | 1993-02-12 | 1995-09-20 | Воронецкий Андрей Владимирович | Сверхзвуковая горелка для газопламенного напыления покрытий |
| RU2080190C1 (ru) * | 1994-02-25 | 1997-05-27 | Государственный научно-исследовательский институт по химмотологии | Устройство для нанесения металлического покрытия |
| DE10035622A1 (de) * | 2000-07-21 | 2002-02-07 | Precitec Kg | Pulverbeschichtungskopf |
| RU2317183C2 (ru) * | 2002-02-08 | 2008-02-20 | Хонейвелл Интернэшнл Инк. | Ручная питаемая порошком горелка для лазерной сварки плавлением |
| RU2397329C2 (ru) * | 2005-02-25 | 2010-08-20 | Снекма | Способ восстановления выполненного в виде единой детали облопаченного диска, а также тестовый образец (варианты) |
| RU2409708C2 (ru) * | 2004-08-30 | 2011-01-20 | Снекма | Способ восстановления поверхности монокристаллической детали или детали, полученной направленной кристаллизацией |
| US20120152927A1 (en) * | 2010-12-16 | 2012-06-21 | Illinois Tool Works Inc. | Tungsten inert gas welding torch with improved liquid cooling |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4400180A (en) * | 1980-12-03 | 1983-08-23 | Texaco, Inc. | Partial oxidation process |
| JPH026185U (ru) * | 1988-06-23 | 1990-01-16 | ||
| JPH0720747B2 (ja) | 1988-06-24 | 1995-03-08 | 日本電気株式会社 | 通張自動ページめくり装置の用紙引っかけ位置決め方式 |
| DE3940766A1 (de) * | 1989-12-09 | 1991-06-13 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zum schneiden von werkstoffen |
| CN1112276C (zh) | 2000-01-07 | 2003-06-25 | 清华大学 | 垂直装卸的分体式激光熔覆同轴送粉喷嘴 |
| US20050056628A1 (en) * | 2003-09-16 | 2005-03-17 | Yiping Hu | Coaxial nozzle design for laser cladding/welding process |
| US7259353B2 (en) | 2004-09-30 | 2007-08-21 | Honeywell International, Inc. | Compact coaxial nozzle for laser cladding |
| JP4603869B2 (ja) * | 2004-12-15 | 2010-12-22 | フィーサ株式会社 | バルブノズル |
| US7458765B2 (en) * | 2005-09-23 | 2008-12-02 | Fraunhofer Usa | Diamond hard coating of ferrous substrates |
| US20070084839A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-19 | Wenwu Zhang | Thermal forming systems and active cooling processes |
| CN102828178B (zh) * | 2012-08-16 | 2014-05-28 | 张家港市和昊激光科技有限公司 | 用于激光熔覆的同轴喷头 |
-
2015
- 2015-03-02 EP EP15707358.6A patent/EP3113904B1/de active Active
- 2015-03-02 US US15/123,146 patent/US10213872B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2015-03-02 RU RU2016137479A patent/RU2688973C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2015-03-02 WO PCT/EP2015/054238 patent/WO2015132171A1/de active Application Filing
- 2015-03-02 CN CN201580020384.6A patent/CN106536127B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2015-03-02 JP JP2016555525A patent/JP6680684B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2015-03-02 AU AU2015226286A patent/AU2015226286B2/en not_active Ceased
-
2019
- 2019-11-11 JP JP2019203679A patent/JP2020040126A/ja not_active Abandoned
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993000171A1 (de) * | 1991-06-24 | 1993-01-07 | Gebrueder Sulzer Aktiengesellschaft | Düse zum oberflächenbehandeln metallischer werkstücke |
| RU2043789C1 (ru) * | 1993-02-12 | 1995-09-20 | Воронецкий Андрей Владимирович | Сверхзвуковая горелка для газопламенного напыления покрытий |
| WO1995020458A1 (en) * | 1994-01-27 | 1995-08-03 | Chromalloy Gas Turbine Corporation | Laser/powdered metal cladding nozzle |
| RU2080190C1 (ru) * | 1994-02-25 | 1997-05-27 | Государственный научно-исследовательский институт по химмотологии | Устройство для нанесения металлического покрытия |
| DE10035622A1 (de) * | 2000-07-21 | 2002-02-07 | Precitec Kg | Pulverbeschichtungskopf |
| RU2317183C2 (ru) * | 2002-02-08 | 2008-02-20 | Хонейвелл Интернэшнл Инк. | Ручная питаемая порошком горелка для лазерной сварки плавлением |
| RU2409708C2 (ru) * | 2004-08-30 | 2011-01-20 | Снекма | Способ восстановления поверхности монокристаллической детали или детали, полученной направленной кристаллизацией |
| RU2397329C2 (ru) * | 2005-02-25 | 2010-08-20 | Снекма | Способ восстановления выполненного в виде единой детали облопаченного диска, а также тестовый образец (варианты) |
| US20120152927A1 (en) * | 2010-12-16 | 2012-06-21 | Illinois Tool Works Inc. | Tungsten inert gas welding torch with improved liquid cooling |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016137479A (ru) | 2018-04-04 |
| AU2015226286B2 (en) | 2019-06-27 |
| EP3113904B1 (de) | 2020-07-22 |
| AU2015226286A1 (en) | 2016-09-29 |
| JP2017507032A (ja) | 2017-03-16 |
| JP6680684B2 (ja) | 2020-04-15 |
| US10213872B2 (en) | 2019-02-26 |
| CN106536127A (zh) | 2017-03-22 |
| US20170072510A1 (en) | 2017-03-16 |
| CN106536127B (zh) | 2019-03-01 |
| EP3113904A1 (de) | 2017-01-11 |
| RU2016137479A3 (ru) | 2018-10-25 |
| WO2015132171A1 (de) | 2015-09-11 |
| JP2020040126A (ja) | 2020-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2688973C2 (ru) | Обрабатывающая головка и обрабатывающее устройство | |
| RU176471U1 (ru) | Система для плазменно-дуговой резки, включающая сопла и другие расходные компоненты, и соответствующие способы работы | |
| JP2018531799A (ja) | レーザ部品の水冷のためのレーザ加工ヘッド用の熱調整装置 | |
| US11235423B2 (en) | Laser cladding method and device for implementing same | |
| US6396025B1 (en) | Powder feed nozzle for laser welding | |
| JPH10501463A (ja) | レーザーによる粉末金属クラッディングノズル | |
| CA2620072A1 (en) | Powder delivery nozzle | |
| EP2965841B1 (en) | Fluted additive manufacturing deposition head | |
| KR102279676B1 (ko) | 레이저 가공용 노즐 및 이를 이용한 레이저 가공방법 | |
| US10471535B2 (en) | Welding electrode cap | |
| JP5430180B2 (ja) | 高周波焼入れ用コイル装置 | |
| JP2007216235A (ja) | レーザ溶接装置 | |
| US11292209B2 (en) | Ultrasonic processing system, booster and method | |
| JP6014331B2 (ja) | ホットワイヤ供給装置 | |
| CN102357737A (zh) | 一种切割激光头 | |
| JP2008142765A (ja) | レーザクラッド加工装置の粉末供給装置及び粉末供給方法 | |
| JP6718686B2 (ja) | 冷却ジャケット及び複合コイル | |
| US20220290306A1 (en) | Laser metal deposition system | |
| JP2005254328A (ja) | ハイブリッドレーザ加工方法とそれに用いるハイブリッドレーザトーチ | |
| KR101509215B1 (ko) | 냉매흐름을 가이드 하는 순간제빙 장치 및 방법 | |
| JP2001292353A (ja) | 溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置 | |
| JP2003200285A (ja) | Ｙａｇレーザ加工ヘッド | |
| CN211889440U (zh) | 一种激光焊接机 | |
| JP7213070B2 (ja) | 冷却装置 | |
| WO2016031546A1 (ja) | レーザ加工ヘッド及びレーザ加工機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210303 |