一种覆层裂纹自愈合的激光熔覆装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种熔覆层裂纹自愈合的激光熔覆装置，该装置包括激光熔覆机构和脉冲电流机构，所述激光熔覆机构包括设置于工作台上方的固定座和激光头；所述脉冲电流机构包括分别设置于所述激光熔覆机构两端的可调电极组件，所述可调电极组件与所述固定座之间通过可调连接件连接。本实用新型专利技术通过设置脉冲电流机构，提高熔覆效率，又能细化熔覆层晶粒，降低其孔隙率，并均匀熔覆层组织，同时可以减少熔覆层残余热应力和开裂敏感性，特别是脉冲大电流密度在熔覆层裂纹尖端形成的绕流效应和焦耳热效应能够实现熔覆层裂纹的在线自愈合，能够制备高质量，高性能的激光熔覆涂层。

A laser cladding device for crack self healing of cladding

【技术实现步骤摘要】
一种覆层裂纹自愈合的激光熔覆装置
本技术属于激光加工设备
，具体涉及一种熔覆层裂纹自愈合的激光熔覆装置。
技术介绍
激光熔覆是一个复杂的物理化学和冶金过程，由于其快速加热和凝固的工艺特点(急热急冷)，再加上熔覆层材料与基材在物理性能(如热膨胀系数，弹性模量和导热系数等)上的差异，直接导致了在熔覆层内和熔覆层与基体之间存在着残余内应力，当残余应力大于熔覆层的抗拉强度时，容易在气孔、夹杂、尖端等处产生应力集中，从而导致熔覆层开裂。为了获得质量好、缺陷少甚至无缺陷的激光熔覆涂层，一方面应从理论上对激光熔覆技术的理论基础快速凝固理论，以及涂层界面精细结构作深入的研究，以期揭示激光熔覆过程的本质；另一方面应从工艺上对涂层的构成与质量进行控制与改进，减少激光熔覆过程中的热应力；此外建立激光熔覆工艺、涂层组织、性能一体化评价指标也是研究的一个热点。目前所采用的控制激光熔覆涂层裂纹和剥落的主要措施有：优化工艺方法和参数；合理设计涂层；调整应力状态，尽可能降低拉应力以及改变激光作用模式或能量分布及采用复合激光熔覆工艺等。在金属凝固过程中，施加电流可以改善材料组织及性能，外加电流辅助激光加工常见于电流强化激光焊接，由于直流电流会对熔池有持续的加热作用，从而使晶粒变大，因此脉冲电流具有更好的强化效果。然而，研究脉冲电流对激光熔覆的影响研究还很少，目前有研究人员对脉冲电流对激光熔覆的影响进行了研究，发现其具有细化组织的作用。但其实验装置电极位置是固定的，考虑到在激光熔覆过程中，激光束位置与工件相对运动，如果施加电流的电极位置与工件相对不动，熔池只占导体的一小部分，大部分的电流未通过熔池，不利于电流密度的提高，这将大大降低电流的实际效果。因此，开发和设计一种能够使电极始终位于靠近熔池的位置并和熔池相对位置保持不变、提高电流利用效率、增强激光熔覆效果、减少熔覆层裂纹的激光熔覆装置具有重要的经济、社会和现实意义。
技术实现思路
本技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种熔覆层裂纹自愈合的激光熔覆装置。本技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种熔覆层裂纹自愈合的激光熔覆装置，包括激光熔覆机构和脉冲电流机构，所述激光熔覆机构设置于工作台的上方，包括设置于工作台上方的固定座和与固定座连接的激光头；所述脉冲电流机构包括分别设置于所述激光熔覆机构两端的可调电极组件，所述可调电极组件与所述固定座之间通过可调连接件连接，所述可调连接件包括设置于所述固定座两端底部的滑槽，所述滑槽内设置有与其相互匹配的滑动块，所述滑槽和滑动块的一侧均设置有固定孔，所述固定孔配备有与其相互配合的螺纹钉；所述滑动块的内部为空心状，且滑动块底部设有槽孔，所述槽孔内穿设有调节杆，所述调节杆的顶端设置于所述滑动块的内部，且与所述滑动块之间通过弹性连接件连接；所述调节杆的底端设置有电极组件，所述电极组件与调节杆之间通过若干连接板和穿设于连接板表面的连接螺栓连接，所述连接板上还设置有碳刷，所述碳刷用于与设置于固定座外部的电源输出端连接；所述电极组件与所述连接板底端通过固定钉和盖板相互连接，所述滚动电极组件由内至外依次包括连接轴、绝缘套和滚动电极。通过采用上述技术方案，设置随动进给式的脉冲电流机构，整个随动装置固定在激光头上，从而实现电极与激光头的随动，另外利用较近的电极距离，可以将大电流密度作用在熔覆区，以获得缺陷少、性能佳的激光熔覆层。作为本技术的进一步优化方案，所述激光头的输入端还设置有送粉器，所述送粉器用于向基体表面输送粉末体。通过采用上述技术方案，当进行同轴送粉激光熔覆或同步侧送粉激光熔覆时，由送粉器向激光头位置输送熔覆粉末。作为本技术的进一步优化方案，在预制涂层激光熔覆操作时，不需要配置送粉器，或在预制涂层激光熔覆时，送粉器不工作。通过采用上述技术方案，便于各种熔覆操作的进行。作为本技术的进一步优化方案，所述连接板为水平“Z”字形连接板。通过采用上述技术方案，Z字形连接板与滚动电极组件相连，保证在改变光斑尺寸时滚动电极仍能与工件接触良好。作为本技术的进一步优化方案，各所述可调电极组件分别到激光熔覆机构之间的水平距离为等距或不等距。通过采用上述技术方案，当可调电极组件以激光熔覆机构为对称轴对称设置时，其对激光熔覆的增强效果并不好，反之能够取得较好的增强激光熔覆效果。作为本技术的进一步优化方案，所述滚动电极与所述激光熔覆机构的激光扫描方向之间的设置角度可调节。本技术的有益效果在于：1)本技术通过设置脉冲电流机构，提高熔覆效率，又能细化熔覆层晶粒，降低其孔隙率，并均匀熔覆层组织，同时可以减少熔覆层残余热应力和开裂敏感性，特别是脉冲大电流密度在熔覆层裂纹尖端形成的绕流效应和焦耳热效应能够实现熔覆层裂纹的在线自愈合，能够制备高质量，高性能的激光熔覆涂层；2)本技术通过设置随动进给式的脉冲电流机构，整个随动装置固定在激光头上，从而实现电极与激光头的随动，另外利用较近的电极距离，可以将大电流密度作用在熔覆区，以获得缺陷少、性能佳的激光熔覆层；3)本技术结构简单，稳定性高，设计合理，便于实现。附图说明图1是本技术在预制涂层激光熔覆时的剖面结构示意图；图2是本技术在同轴送粉激光熔覆时的剖面结构示意图；图3是本技术的可调电极组件的剖面结构示意图；图4是本技术中对比例1的组织金相图；图5是本技术中实验例1的组织金相图；图6是本技术中对比例1的宏观裂纹探伤图；图7是本技术中实验例1的宏观裂纹探伤图。图中：1、固定座；2、激光头；3、工作台；11、电源；12、滑槽；13、弹性连接件；14、滑动块；15、调节杆；16、连接板；17、连接轴；18、绝缘套；19、滚动电极；21、激光束；22、熔池；23、送粉器；31、绝缘板；32、基体；33、粉末体；34、熔覆层；141、固定螺钉；151、连接螺栓；161、盖板；162、固定钉；171、碳刷。具体实施方式下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。实施例1如图1-3所示，一种熔覆层34裂纹自愈合的激光熔覆装置，包括激光熔覆机构和脉冲电流机构，所述激光熔覆机构设置于工作台3的上方，包括设置于工作台3上方的固定座1和与固定座1连接的激光头2，所述激光头2用于发射激光束21，对基体32和熔覆层34进行激光熔覆，所述激光头2的输入端还设置有送粉器23，所述送粉器23用于向基体32表面输送粉末体33，以便在激光熔覆过程中同时进行熔覆层34粉末的输送和熔覆。所述脉冲电流机构包括分别设置于所述激光熔覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔覆层裂纹自愈合的激光熔覆装置，其特征在于：包括激光熔覆机构和脉冲电流机构，所述激光熔覆机构设置于工作台的上方，包括设置于工作台上方的固定座和与固定座连接的激光头；/n所述脉冲电流机构包括分别设置于所述激光熔覆机构两端的可调电极组件，所述可调电极组件与所述固定座之间通过可调连接件连接，所述可调连接件包括设置于所述固定座两端底部的滑槽，所述滑槽内设置有与其相互匹配的滑动块，所述滑槽和滑动块的一侧均设置有固定孔，所述固定孔配备有与其相互配合的螺纹钉；/n所述滑动块的内部为空心状，且滑动块底部设有槽孔，所述槽孔内穿设有调节杆，所述调节杆的顶端设置于所述滑动块的内部，且与所述滑动块之间通过弹性连接件连接；/n所述调节杆的底端设置有电极组件，所述电极组件与调节杆之间通过若干连接板和穿设于连接板表面的连接螺栓连接，所述连接板上还设置有碳刷，所述碳刷用于与设置于固定座外部的电源输出端连接；/n所述电极组件与所述连接板底端通过固定钉和盖板相互连接，所述电极组件由内至外依次包括连接轴、绝缘套和滚动电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种熔覆层裂纹自愈合的激光熔覆装置，其特征在于：包括激光熔覆机构和脉冲电流机构，所述激光熔覆机构设置于工作台的上方，包括设置于工作台上方的固定座和与固定座连接的激光头；
所述脉冲电流机构包括分别设置于所述激光熔覆机构两端的可调电极组件，所述可调电极组件与所述固定座之间通过可调连接件连接，所述可调连接件包括设置于所述固定座两端底部的滑槽，所述滑槽内设置有与其相互匹配的滑动块，所述滑槽和滑动块的一侧均设置有固定孔，所述固定孔配备有与其相互配合的螺纹钉；
所述滑动块的内部为空心状，且滑动块底部设有槽孔，所述槽孔内穿设有调节杆，所述调节杆的顶端设置于所述滑动块的内部，且与所述滑动块之间通过弹性连接件连接；
所述调节杆的底端设置有电极组件，所述电极组件与调节杆之间通过若干连接板和穿设于连接板表面的连接螺栓连接，所述连接板上还设置有碳刷，所述碳刷用于与设置于固定座外部的电源输出端连接；
所述电极组件与所述连接板底端通过固定钉和盖板相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东生，周杏花，季燕，王松林，李杰，
申请(专利权)人：铜陵学院，
类型：新型
国别省市：安徽;34