一种宽带高速激光熔覆方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种宽带高速激光熔覆方法和系统，方法包括：获取用户需求，根据用户需求匹配相应的激光工作头；获取通过控制单元设定的所述激光工作头工作参数和宽带高速激光熔覆工艺参数并发送执行单元；激光工作头提供宽带高速熔覆所需要的光斑形式，高精度的送粉单元提供相适应的金属粉末供给；激光工作头进行光束整形达到满足高速熔覆所需的光斑尺寸形状；将提供的金属粉末物料进行熔化并与加工工件形成宽带激光熔覆层。本发明专利技术提供的宽带高速激光熔覆方法和系统，具有大功率，光斑面积大，激光熔覆线速度快，控制精确的特点，工作效率、智能化程度高，适用范围大，能够满足目前制造业的多种需求。业的多种需求。业的多种需求。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带高速激光熔覆方法和系统


[0001]本专利技术属于激光制造
，具体涉及一种宽带高速激光熔覆方法和系统。

技术介绍

[0002]激光熔覆，就是使用高能激光束将金属材料熔化并且与基体材料产生冶金结合，广泛用于材料表面强化、修复等。对于一些大型工件，如大型轴类零件表面、大面积平面激光熔覆等场合，利用宽带激光扫描一次扫过的面积大，能够大大提高熔覆效率，并由于减少了搭接次数而提高了熔覆层质量。激光熔覆技术是利用大功率激光束聚集能量极高的特点，瞬间将被加工件表面微熔，同时使零件表面预置或与激光束同步自动送置的合金粉完全熔化，获得与基体冶金结合的致密覆层。目前现有的激光熔覆以及激光高速熔覆也存在的一定的技术短板，成本虽然已经大幅度降低、效率方面也有改进和提升，但是目前制造业的需求仍不能满足，因此需要一种宽带高速激光熔覆方法的以解决现有的激光熔覆以及激光高速熔覆技术存在的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种宽带高速激光熔覆方法和系统，以解决现有激光熔覆以及激光高速熔覆过程中所存在的效率较低，不能满足制造业实际需求问题，通过使用大功率的激光器，优化控制方法和工艺，形成了一种宽带高速激光熔覆方法，工作效率明显提升，控制更加智能化，本方法提出的宽带高速激光熔覆方法和系统可应用在激光熔覆、激光增材、激光3d打印等领域，以适应目前制造业的多种需求。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供了一种宽带高速激光熔覆方法，所述方法包括：
[0005]获取用户需求，根据用户需求匹配相应的激光工作头；获取通过控制单元设定的所述激光工作头工作参数和宽带高速激光熔覆工艺参数并发送执行单元；所述激光工作头提供宽带高速熔覆所需要的光斑形式，高精度的送粉单元提供相适应的金属粉末供给；所述激光工作头进行光束整形达到满足高速熔覆所需的光斑尺寸形状；将提供的金属粉末物料进行熔化并与加工工件形成宽带激光熔覆层。
[0006]进一步地，所述激光工作头进行光束整形达到满足高速熔覆所需的光斑尺寸形状之后包括：实时监测宽带高速激光熔覆过程中动态信息并发送控制单元处理；判断激光熔覆工艺参数是否需要调整。
[0007]进一步地，所述实时监测宽带高速激光熔覆过程中动态信息并发送控制单元处理包括：
[0008]获取宽带高速激光熔覆过程中动态信息；
[0009]将所述动态信息与对应设定正常范围值进行比对，并发送到控制单元进行实时显示和/或存储；
[0010]判断所述动态信息是否正常；
[0011]进行报警提示并进行自调整。
[0012]进一步地，所述激光工作头配置有功率为6000～20000W的激光器；所述激光工作头耐受激光器功率为20000～30000W。
[0013]进一步地，所述光斑形式为长度5～30mm、宽度1～2mm的线光斑。
[0014]可选地，所述激光工作头工作参数为包含的所述激光器的功率值；所述宽带高速激光熔覆工艺参数包括粉末供给量、工作线速度、制冷量、离焦量、扫描速度、预热温度中的至少一项。
[0015]可选地，所述动态信息包括工作温度、保护镜清洁状态、熔池状态、送粉状态中的至少一项。
[0016]优选地，所述粉末供给量为80～300g/min、所述工作线速度为10～200m/min、所述制冷量≥6匹。
[0017]本专利技术还提供了一种宽带高速激光熔覆系统，用于实现宽带高速激光熔覆方法。所述宽带高速激光熔覆系统包括：
[0018]执行单元，将设置的相关参数信息提供给相关执行装置部件，实现工作头、加工工件以及送粉机构等的运动执行，将相关参数进行反馈、执行相关操作；
[0019]激光工作头，提供能量分布稳定、可长期使用、粉末配合良好的光、粉关键控制部件，具备双保护镜，具备气体、冷却水等接口，对所述工作温度、所述保护镜清洁状态、所述熔池状态、所述送粉状态等动态信息进行监测并反馈监测信息；
[0020]送粉单元，为所述宽带高速激光熔覆系统提供稳定的粉末供给，并反馈所述送粉状态信息，便于实现精确控制；
[0021]控制单元，对所述执行单元、所述激光工作头、所述送粉单元、所述宽带高速激光熔覆系统中的一些辅助系统各种信息进行接收、分析、处理、分发等操作，实现所述宽带高速激光熔覆系统的正常运行。
[0022]本专利技术涉及一种宽带高速激光熔覆方法和系统，有益效果为：本专利技术提供的宽带高速激光熔覆方法和系统，具有大功率，光斑面积大，激光熔覆线速度快，控制精确的特点，工作效率、智能化程度高，适用范围大，解决了现有激光熔覆以及激光高速熔覆过程中所存在的效率较低，不能满足制造业实际需求问题，通过使用大功率的激光器，优化控制方法和工艺，形成了一种宽带高速激光熔覆方法和系统，本方法提出的宽带高速激光熔覆方法和系统可广泛应用在激光熔覆、激光增材、激光3d打印等领域，能够满足目前制造业的多种需求。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
[0024]图1是本专利技术实施例一提供的宽带高速激光熔覆方法步骤流程图；
[0025]图2是本专利技术实施例二提供的宽带高速激光熔覆方法步骤流程图；
[0026]图3是本专利技术实施例二提供的动态信息监测方法步骤流程图；
[0027]图4是本专利技术实施例三提供的宽带高速激光熔覆系统框图。
具体实施方式
[0028]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0029]实施例一
[0030]图1示出了本专利技术实施例一提供的宽带高速激光熔覆方法步骤流程图；如图1所示，本专利技术实施例一提供的宽带高速激光熔覆方法，所述方法包括：
[0031]步骤S100，获取用户需求，根据用户需求匹配相应的激光工作头。
[0032]在实施宽带高速激光熔覆前，需要根据工件的大小、形状、材料、精度等信息需要选配不同的激光工作头，激光工作头可根据激光器功率大小、激光支路个数等形成多种规格，有时候，还需要在激光工作头上附加多种功能的零部件，以实现温度监控、清洁度检测、熔池检测等功能。如：对于小型工件，我们可以选择功率小的激光工作头。
[0033]可选地，本实施例提供的宽带高速激光熔覆方法中，所述激光工作头配置有功率为6000～20000W的激光器；所述激光工作头耐受激光器功率为20000～30000W。通过使用大功率的激光器，为实现宽带高速激光熔覆方法提供足够的能量，因此，选择一款相匹配的激光工作头是实现宽带高速激光熔覆的重要环节，可以提高工作效率，降低损耗、提高熔覆效果等。另外，随着激光器功率的提升，激光工作头的耐受功率和耐受温度也需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带高速激光熔覆方法，其特征在于，所述方法包括：获取用户需求，根据用户需求匹配相应的激光工作头；获取通过控制单元设定的所述激光工作头工作参数和宽带高速激光熔覆工艺参数并发送执行单元；所述激光工作头提供宽带高速熔覆所需要的光斑形式，高精度的送粉单元提供相适应的金属粉末供给；所述激光工作头进行光束整形达到满足高速熔覆所需的光斑尺寸形状；将提供的金属粉末物料进行熔化并与加工工件形成宽带激光熔覆层。2.根据权利要求1所述的宽带高速激光熔覆方法，其特征在于，所述激光工作头进行光束整形达到满足高速熔覆所需的光斑尺寸形状之后包括：实时监测宽带高速激光熔覆过程中动态信息并发送控制单元处理；判断激光熔覆工艺参数是否需要调整。3.根据权利要求2所述的宽带高速激光熔覆方法，其特征在于，所述实时监测宽带高速激光熔覆过程中动态信息并发送控制单元处理包括：获取宽带高速激光熔覆过程中动态信息；将所述动态信息与对应设定正常范围值进行比对，并发送到控制单元进行实时显示和/或存储；判断所述动态信息是否正常；进行报警提示并进行自调整。4.根据权利要求1所述的宽带高速激光熔覆方法，其特征在于，所述激光工作头配置有功率为6000～20000W的激光器；所述激光工作头耐受激光器功率为20000～30000W。5.根据权利要求1所述的宽带高速激光熔覆方法，其特征在于，所述光斑形式为长度5～30mm、宽度1～2mm的线光斑。6.根据权利要求1所述的宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨龙刚，李坦，郑松刚，
申请(专利权)人：天津中科玛斯特激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：