一种超高速激光熔覆增材制造的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超高速激光熔覆增材制造的装置和方法，包括激光发生器、扩束镜和反光镜，所述反光镜的出射光路正对熔覆喷嘴，所述熔覆喷嘴依次通过软管和泵与粉末池连接，所述熔覆喷嘴的下方设有基体，所述基体位于旋转平台上，所述旋转平台的下方固定安装主步进电机，所述主步进电机固定在升降平台上，所述基体的上方设置有激光测距仪。本发明专利技术通过旋转，使超高速激光熔覆技术在平板上也能达到较高的熔覆速度，可以达到100m/min。同时在激光熔覆增材过程中，开启超声振动装置、红外摄像机、高速摄像机、激光测距仪和放射探伤系统，对激光熔覆过程进行实时检测，动态调整工艺参数，从而达到制备无缺陷高性能金属构件目的。

【技术实现步骤摘要】
一种超高速激光熔覆增材制造的装置和方法
本专利技术属于激光增材制造领域，尤其涉及一种超高速激光熔覆增材制造的装置和方法。
技术介绍
超高速激光熔覆技术是近年新开发的表面涂层技术，相比于传统的激光熔覆技术，其具有以下优点：激光光斑直径低达1mm，单层熔覆层厚度更小，在20~250μm；熔覆速度极高(最高500m/min)；熔覆层的稀释率低，一般仅为2%~4%；热影响区小，工件变形小；加工精度高，同时加工成本更低。超高速激光熔覆技术是对零件进行修复处理的首选技术，通过在零件表面形成与基体完全不同的，具有预定特殊性能的功能熔覆材料层，从而可以完全改变材料表面性能，使价廉的材料表面获得极高的耐磨、耐蚀、耐高温等性能，同时该工艺可以修复材料表面的孔洞和裂纹，恢复已磨损零件的几何尺寸和性能。目前，超高速激光熔覆加工对象多为轴类和盘类零部件。通过工件的旋转来获得超高的熔覆速度。其运动机构主要由夹持工件的旋转机构和固定激光熔覆头的XYZ三维行走机构两部分组成。而该技术在平板上的熔覆速度较低，这需要解决如何实现熔覆头与工件的高速平面运动。同时超高速激光熔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高速激光熔覆增材制造的装置，其特征在于，包括激光发生器(1)、扩束镜(2)和反光镜(4)，所述反光镜（4）的出射光路正对熔覆喷嘴(17)，所述熔覆喷嘴(17)依次通过软管（8）和泵（7）与粉末池（6）连接，所述熔覆喷嘴(17)的下方设有基体（14），所述基体（14）位于旋转平台（13）上，所述旋转平台（13）的下方固定安装主步进电机（11），所述主步进电机（11）固定在升降平台（10）上，所述基体（14）的上方设置有激光测距仪(20)。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高速激光熔覆增材制造的装置，其特征在于，包括激光发生器(1)、扩束镜(2)和反光镜(4)，所述反光镜（4）的出射光路正对熔覆喷嘴(17)，所述熔覆喷嘴(17)依次通过软管（8）和泵（7）与粉末池（6）连接，所述熔覆喷嘴(17)的下方设有基体（14），所述基体（14）位于旋转平台（13）上，所述旋转平台（13）的下方固定安装主步进电机（11），所述主步进电机（11）固定在升降平台（10）上，所述基体（14）的上方设置有激光测距仪(20)。


2.根据权利要求1所述的一种超高速激光熔覆增材制造的装置，其特征在于，所述熔覆喷嘴(17)固定在电动滑块A(21)上，所述熔覆喷嘴(17)通过所述电动滑块A(21)在电动滑轨A(22)上移动，所述电动滑轨A(22)固定在电动滑块B(23)上，所述电动滑轨A(22)通过所述电动滑块B(23)在电动滑轨B(24)上移动，所述反光镜(4)通过转动轴与电动滑块C(25)相连，所述反光镜(4)通过所述电动滑块C(25)在电动滑轨C(26)上移动。


3.根据权利要求2所述的一种超高速激光熔覆增材制造的装置，其特征在于，所述旋转平台(13)上设置有若干超声振动平台(15)，每个所述超声振动平台(15)上放置有基体（14），每个所述超声振动平台(15)通过副步进电机(12)在旋转平台(13)上旋转。


4.根据权利要求3所述的一种超高速激光熔覆增材制造的装置，其特征在于，
所述基体（14）的上方设置有红外摄像机(18)和高速摄像机(19)。


5.根据权利要求4所述的一种超高速激光熔覆增材制造的装置，其特征在于，所述基体（14）的上方设置有放射探伤系统（16）。


6.根据权利要求5所述的一种超高速激光熔覆增材制造的装置，其特征在于，所述激光发生器(1)、泵(7)、升降平台(10)、主步进电机(11)、副步进电机(12)、超声振动平台(15)、电动滑块A(21)、电动滑块B(23)和电动滑块C(25)、放射探伤系统(16)、红外摄像机(18)、高速摄像机(19)和激光测距仪(20)均通过信号线(5)与控制系统(9)相连。


7.根据权利要求1至6所述的任意一种超高速激光熔覆增材制造的装置，其特征在于，激光发生器(1)为光纤激光发生器，波长：1080nm，额定输出功率：4000W，焦距：280mm,功率可调范围：5~100%；光纤输出接口：QCS；焦斑光强分布：平顶；激光工作模式：CW；输出功率稳定性：<3%；激光器专用云服务远程诊断系统；15m传输光纤。


8.一种利用权利要求6所述的超高速激光熔覆增材制造的装置进行增材制造的方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1将基体(14)打磨、清洗和吹干，并对其进行预热；
S2将基体(14)固定至超声振动平台(15)上，控制升降平台(10)微调使基体(14)与喷嘴(17)之间有一个合适的距离H；控制电动滑块B(23)带动喷嘴(17)移动至旋转平台(13)最...

【专利技术属性】
技术研发人员：任旭东，陈兰，孙禺州，张新洲，童照鹏，周王凡，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32