一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统技术方案

一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统，包括底板；底板上安装有锻打机构、X方向伺服工作台和Z方向伺服工作台，X方向伺服工作台上安装有Y方向伺服工作台，Y方向伺服工作台与X方向伺服工作台垂直设置，Y方向伺服工作台上安装有无盖长方体容器，无盖长方体容器连接有惰性气体保护机构，无盖长方体容器上设置有基体预热机构，Z方向伺服工作台上安装有激光头。本发明专利技术的熔覆系统可以对基体材料进行预热，激光熔覆过后的能量余热通过锻打机构进行锻造，可在激光熔覆合金层表面产生塑性变形，裂纹数量与裂纹宽度明显减少，部分裂纹得到愈合，形成组织比较致密的熔覆层，达到材料激光熔覆再制造之后的质量高、成型率高的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统
本专利技术属于激光加工
，尤其涉及到一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统。
技术介绍
激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔融凝固的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。现有的激光熔覆装置在熔覆过程中主要存在如下不足：基体材料如铜、铝、铜合金及其铝合金，由于其具有高热导率、导热性好、散热较快等特点，当进行激光熔覆时，基体材料相对温度过低，熔覆层与基体之间结合较差，加工表面很难与熔覆粉末形成紧密结合的冶金涂层，实际加工涂层与基体之间会产生很多气孔，同时也容易脱落。在激光熔覆再制造的过程中，基体材料和粉末在熔融状态下具有很高的活性和在高温下具有高氧化倾向。并且在激光加热的过程中，基体表面未熔融区域形成一层氧化膜，在随后的熔覆时，氧化膜的存在使得在已经氧化的基体表面难以继续熔覆。在激光熔覆过程中，材料的熔化、凝固和冷却，都是在极快的条件下进行的，因熔覆材料与基体材料的热物性差异以及成形工艺等因素影响，在熔覆过程中必然产生热应力，其形态表现为拉应力。熔覆层表面在拉应力的作用下出现裂纹，严重影响了激光熔覆试件的质量，大大限制了激光熔覆工艺在企业中推广应用及批量工作生产。
技术实现思路
针对上述现有的问题和不足，本专利技术的目的在于提供一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统，该熔覆系统可以对基体材料进行预热，使不同的基体材料达到便于激光熔覆冶金结合的适宜温度；在熔覆过程中进行惰性气体保护，防止高温状况下基体材料和熔覆粉末的氧化；同时再利用锻打机构进行高频微锻造，可在激光熔覆合金层表面产生塑性变形，将合金层表面残余拉应力调整为残余压应力，裂纹数量与裂纹宽度明显减少，部分裂纹得到愈合。从而更好地达到材料激光熔覆再制造之后的质量高、成型率高的目的。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统，包括底板和锻打机构；底板上安装有锻打机构、X方向伺服工作台和Z方向伺服工作台，X方向伺服工作台上安装有Y方向伺服工作台，Y方向伺服工作台与X方向伺服工作台在水平面内，并且Y方向伺服工作台与X方向伺服工作台垂直设置，Y方向伺服工作台上安装有用于放置基体材料和熔覆材料的无盖长方体容器，无盖长方体容器连接有惰性气体保护机构，无盖长方体容器上设置有基体预热机构，Z方向伺服工作台在竖直平面内，并且Z方向伺服工作台与底板垂直设置，Z方向伺服工作台上安装有激光头。本专利技术进一步的改进在于，无盖长方体容器内设置有带孔矩形块，带孔矩形块一侧壁上开设有进气孔，另一侧壁上开设有若干出气孔；惰性气体保护机构包括设置在底板上的氩气瓶和软管，软管一端与氩气瓶相连，另一端穿过带孔矩形块上的进气孔伸入到带孔矩形块内部，氩气通过若干出气孔分散至无盖长方体容器中。本专利技术进一步的改进在于，基体预热机构包括安装于无盖长方体容器底部的保温壳体，保温壳体内设置有用于对基体材料加热的热电阻丝。本专利技术进一步的改进在于，Z方向伺服工作台上还安装有驱动锻造机构和用于驱动锻造机构的驱动电机。本专利技术进一步的改进在于，锻打机构包括第一锻造机构和第二锻造机构，第一锻造机构和第二锻造机构的结构相同；第一锻造机构和第二锻造机构分别设置在激光器的两侧，第一锻造机构与电机之间通过第一V带连接，第二锻造机构与电机之间通过第二V带连接。本专利技术进一步的改进在于，驱动电机上安装有带轮，第一V带和第二V带一端均设置在带轮上，第一锻造机构上设置有第一电磁式离合器，第二锻造机构上设置有第二电磁式离合器，第一V带的另一端设置在第一电磁式离合器的带轮上，第二V带的另一端设置在第二电磁式离合器的带轮上。本专利技术进一步的改进在于，第一电磁式离合器连接有第一主旋转轴，第一主旋转轴上套装有第一凸轮，第一凸轮上设置有第一连接块，第一连接块上安装有第一圆柱锤，第一圆柱锤设置在激光头一侧。本专利技术进一步的改进在于，当X方向伺服工作台沿X轴正方向运动时，第一电磁式离合器通电后，第一电磁式离合器带动第一主旋转轴转动，第一主旋转轴和第一电磁式离合器通过第一键进行定位，第一主旋转轴两端套装于第一上固定板上；当X方向伺服工作台沿X轴负方向运动时，第二电磁式离合器通电后，第二电磁式离合器带动第二主旋转轴转动，第二主旋转轴和第二电磁式离合器通过第三键进行定位，第二主旋转轴两端套装于第二上固定板上。本专利技术进一步的改进在于，在第一上固定板一侧设置有轴承，第一主旋转轴上套装有第一凸轮，第一凸轮运动带动第一连接块进行上下运动，第一连接块上安装有第一连接轴，第一连接轴套装于第一连接块内部，第一定位螺栓和第一连接块刚性连接，第一凸轮的外轮和第一连接轴上套装的两个第一轴承运动，从而第一凸轮带动第一连接块运动，第一连接块中心位置套装有第一副旋转轴，第一副旋转轴两端均穿出第一上固定板，第一上固定板和第一副旋转轴之间设置有第一空心套筒，第一副旋转轴两端均设置有第一扭力弹簧，第一连接块上安装有第一圆柱锤，第一圆柱锤设置在激光头一侧，第一连接块带动圆柱锤进行锻打；第一电磁式离合器断电后，第一电磁式离合器的带轮与第一驱动电机的第一带轮一起运动，此时第二主旋转轴不工作；在第二上固定板一侧设置有轴承，第二主旋转轴上套装有第二凸轮，第二凸轮运动带动第二连接块进行上下运动，第二连接块上安装有第二连接轴，第二连接轴套装于第二连接块内部，第二凸轮和第二连接轴上套装的两个第二轴承运动，从而第二凸轮带动第二连接块运动，第二连接块中心位置套装有第二副旋转轴，第二副旋转轴两端均穿出第二上固定板，第二上固定板和第二副旋转轴之间设置有第二套空心套筒，第二副旋转轴两端均设置有第二扭力弹簧，第二连接块上安装有第二圆柱锤，第二圆柱锤紧邻激光头一侧，第二连接块带动第二圆柱锤进行锻打；第二电磁式离合器断电之后，第二电磁式离合器的带轮与第二驱动电机的第二带轮一起运动，此时第一主旋转轴不工作。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术的熔覆系统可以对基体材料进行预热，使不同的基体材料达到便于激光熔覆冶金结合的适宜温度；在熔覆过程中进行惰性气体保护，防止高温状况下基体材料和熔覆粉末的氧化；同时再激光熔覆过后的能量余热通过锻打机构进行高频微锻造，可在激光熔覆合金层表面产生塑性变形，将合金层表面残余拉应力调整为残余压应力，裂纹数量与裂纹宽度明显减少，部分裂纹得到愈合，形成组织比较致密的熔覆层。从而更好地达到材料激光熔覆再制造之后的质量高、成型率高的目的。进一步的，通过设置带孔矩形块，惰性气体保护系统出气口采用喷洒装置即带孔矩形块，有效减少惰性气体对预置粉末的冲击力，更好的保证熔覆效果。进一步的，利用电磁式离合器和伺服机床直线插补运动实时配合，利用电磁式离合器的通断分别控制两套锻打机构的运动，只采用一个驱动电机，节约资源。进一步的，锻打机构利用凸轮的偏心运动原理，带动连接块和圆柱锤进行上下运动，同时设置有扭力弹簧，在达到高频锻打的同时可以有效减少整个装置的振动。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为本专利技术的整体分解示意图。图3为本专利技术的惰性气体保护和基体预热结构示意图。图4为激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统，其特征在于，包括底板(1)和锻打机构(5)；底板(1)上安装有锻打机构(5)、X方向伺服工作台(4)和Z方向伺服工作台(6)，X方向伺服工作台(4)上安装有Y方向伺服工作台(3)，Y方向伺服工作台(3)与X方向伺服工作台(4)在水平面内，并且Y方向伺服工作台(3)与X方向伺服工作台(4)垂直设置，Y方向伺服工作台(3)上安装有用于放置基体材料和熔覆材料的无盖长方体容器(2‑4)，无盖长方体容器(2‑4)连接有惰性气体保护机构，无盖长方体容器(2‑4)上设置有基体预热机构，Z方向伺服工作台(6)在竖直平面内，并且Z方向伺服工作台(6)与底板(1)垂直设置，Z方向伺服工作台(6)上安装有激光头(7)。

【技术特征摘要】
1.一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统，其特征在于，包括底板(1)和锻打机构(5)；底板(1)上安装有锻打机构(5)、X方向伺服工作台(4)和Z方向伺服工作台(6)，X方向伺服工作台(4)上安装有Y方向伺服工作台(3)，Y方向伺服工作台(3)与X方向伺服工作台(4)在水平面内，并且Y方向伺服工作台(3)与X方向伺服工作台(4)垂直设置，Y方向伺服工作台(3)上安装有用于放置基体材料和熔覆材料的无盖长方体容器(2-4)，无盖长方体容器(2-4)连接有惰性气体保护机构，无盖长方体容器(2-4)上设置有基体预热机构，Z方向伺服工作台(6)在竖直平面内，并且Z方向伺服工作台(6)与底板(1)垂直设置，Z方向伺服工作台(6)上安装有激光头(7)。2.根据权利要求1所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统，其特征在于，无盖长方体容器(2-4)内设置有带孔矩形块(2-3)，带孔矩形块(2-3)一侧壁上开设有进气孔，另一侧壁上开设有若干出气孔；惰性气体保护机构包括设置在底板(1)上的氩气瓶(2-1)和软管(2-2)，软管(2-2)一端与氩气瓶(2-1)相连，另一端穿过带孔矩形块(2-3)上的进气孔伸入到带孔矩形块(2-3)内部，氩气通过若干出气孔分散至无盖长方体容器(2-4)中。3.根据权利要求1所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统，其特征在于，基体预热机构包括安装于无盖长方体容器(2-4)底部的保温壳体(2-5)，保温壳体(2-5)内设置有用于对基体材料加热的热电阻丝(2-6)。4.根据权利要求1所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统，其特征在于，Z方向伺服工作台(6)上还安装有驱动锻造机构(5)和用于驱动锻造机构(5)的驱动电机(5-5)。5.根据权利要求4所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统，其特征在于，锻打机构(5)包括第一锻造机构(5-1)和第二锻造机构(5-2)，第一锻造机构(2-1)和第二锻造机构(5-2)的结构相同；第一锻造机构(5-1)和第二锻造机构(5-2)分别设置在激光器(7)的两侧，第一锻造机构(5-1)与电机(5-5)之间通过第一V带(5-1-8)连接，第二锻造机构(5-2)与电机(5-5)之间通过第二V带(5-2-8)连接。6.根据权利要求5所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统，其特征在于，驱动电机(5-5)上安装有带轮(5-3)，第一V带(5-1-8)和第二V带(5-2-8)一端均设置在带轮(5-3)上，第一锻造机构(5-1)上设置有第一电磁式离合器(5-1-7)，第二锻造机构(5-2)上设置有第二电磁式离合器(5-2-7)，第一V带(5-1-8)的另一端设置在第一电磁式离合器(5-1-7)的带轮上，第二V带(5-2-8)的另一端设置在第二电磁式离合器(5-2-7)的带轮上。7.根据权利要求6所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统，其特征在于，第一电磁式离合器(5-1-7)连接有第一主旋转轴(5-1-6)，第一主旋转轴(5-1-6)上套装有第一凸轮(5-1-5)，第一凸轮(5-1-5)上设置有第一连接块(5-1-4)，第一连接块(5-1-4)上安装有第一圆柱锤(5-1-9)，第一圆柱锤(5-1-9)设置在激光头(7)一侧。8.根据权利要求7所述的一种具有基体预热、氩气保护和锻打功能的激光熔覆系统，其特征在于，当X方向伺服...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴蓉霞，张亚普，郭卫，郭博洋，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61