双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的系统与方法技术方案

本发明专利技术提供一种双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的系统与方法，包括激光宽带熔覆加工头、激光摆动加工头以及宽带送粉喷嘴。激光宽带熔覆加工头，在液压支架表面的粉末位置形成矩形光斑，制备熔覆层；激光摆动加工头，在液压支架表面形成摆动的圆形光斑，使得在熔覆方向上，矩形光斑与圆形光斑形成复合；矩形光斑与圆形光斑在工件步进方向以及熔覆方向均具有一致的前后位置关系，从而在当前单道涂层与上一道单道涂层之间的搭接区域依次形成二次重熔区和双光束协同复合加工区，圆形光斑在二次重熔区和双光束协同复合加工区以对称式摆动方式搅拌熔池，从而改善涂层界面熔覆形貌和涂层质量。界面熔覆形貌和涂层质量。界面熔覆形貌和涂层质量。

【技术实现步骤摘要】
双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的系统与方法


[0001]本专利技术涉及激光熔覆
，具体而言涉及一种双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的方法与系统。

技术介绍

[0002]液压架在矿井下工况条件恶劣，相对湿度大，使得液压支架立柱表面极易受到腐蚀，进而影响液压支架使用效果，每年都会有液压支架立柱因腐蚀而失效报废。
[0003]宽带激光熔覆技术制备的涂层能够极大的提高零部件的耐磨、耐热、耐腐蚀等性能，但单光束的矩形光斑在涂层制备过程中，搭接区由于氧化物无法全部上浮到涂层表面而形成夹杂，氧化物夹杂在盐雾环境下发生原电池反应，加速该区域腐蚀，生成大量锈点。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于针对现有技术的液压支架宽带熔覆涂层存在的问题，提出一种双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的方法与系统，加快氧化物的逸出和改善熔覆界面缺陷，提高涂层质量和液压支架使用寿命。
[0005]根据本专利技术目的的第一方面提出一种双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的系统，包括：
[0006]宽带送粉喷嘴，用于向液压支架表面送粉，所述液压支架被夹持并驱动旋转，旋转方向被定义为工件步进方向；
[0007]激光宽带熔覆加工头，用于在液压支架表面的粉末位置形成矩形光斑，通过熔覆粉末制备熔覆层；
[0008]激光摆动加工头，用于在液压支架表面的由激光宽带熔覆加工头所形成矩形光斑的位置，形成摆动的圆形光斑，使得在熔覆方向上，所述矩形光斑与圆形光斑形成复合；
[0009]其中，所述激光宽带熔覆加工头与激光摆动加工头被设置在同一加工平台上，并朝向液压支架表面；
[0010]所述矩形光斑与圆形光斑在所述工件步进方向以及熔覆方向均具有一致的前后位置关系，其中：
[0011]沿着熔覆方向，所述矩形光斑置于前端，圆形光斑置于后端；
[0012]沿着工件步进方向，矩形光斑置于前端，圆形光斑置于后端，并且圆形光斑被设置成在矩形光斑加工的搭接区域范围内摆动，以在当前单道涂层与上一道单道涂层之间的搭接区域依次形成二次重熔区和双光束协同复合加工区，其中二次重熔区位于上一道单道涂层范围的末端位置内，双光束协同复合加工区位于当前单道涂层的开始位置，并且沿着工件步进方向，二次重熔区和双光束协同复合加工区的长度相同，圆形光斑在二次重熔区和双光束协同复合加工区以对称式摆动方式搅拌熔池。
[0013]根据本专利技术目的的第二方面提出一种双光束协同制备液压支架表面高质量防腐
耐磨涂层的方法，包括以下步骤：
[0014]步骤1：按摩尔质量百分比进行粉体材料配制和待加工的液压支架表面进行预处理；
[0015]步骤2：采用双光束协同作用于液压支架表面，依照设定的方式通过矩形光斑进行熔覆层的制备，并利用圆形光斑进行单道涂层搭接区域的摆动式搅拌，其中：
[0016]矩形光斑与圆形光斑在所述工件步进方向以及熔覆方向均具有一致的前后位置关系：
[0017]沿着熔覆方向，所述矩形光斑置于前端，圆形光斑置于后端；
[0018]沿着工件步进方向，矩形光斑置于前端，圆形光斑置于后端，并且圆形光斑被设置成在矩形光斑加工的搭接区域范围内摆动，以在当前单道涂层与上一道单道涂层之间的搭接区域依次形成二次重熔区和双光束协同复合加工区，其中二次重熔区位于上一道单道涂层范围的末端位置内，双光束协同复合加工区位于当前单道涂层的开始位置，并且沿着熔覆方向，二次重熔区和双光束协同复合加工区的长度相同，在二次重熔区和双光束协同复合加工区，所述圆形光斑以对称式摆动方式搅拌熔池。
[0019]应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的专利技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的专利技术主题的一部分。
[0020]结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本专利技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本专利技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本专利技术教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
[0021]附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本专利技术的各个方面的实施例，其中：
[0022]图1是本专利技术示例性实施例的双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的系统的结构示意图；
[0023]图2是本专利技术示例性实施例的双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的方法中两个激光束的俯视示意图；
[0024]图3是本专利技术示例性实施例的光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的方法中圆形光斑在重熔区和双光束协同复合区的能量分布示意图；
[0025]图4是根据本专利技术实施例的系统对27SiMn液压支架立柱工件表面制备JG
‑
11耐磨耐蚀涂层的示意图。
[0026]图5是根据传统的宽带激光熔覆工艺在27SiMn液压支架立柱工件表面制备JG
‑
11耐磨耐蚀涂层的盐雾测试示意图。
[0027]图6是基于本专利技术示例性实施例的方法在27SiMn液压支架立柱工件表面制备G
‑
11耐磨耐蚀涂层的盐雾测试示意图。
[0028]附图中各个标记的含义如下：
[0029]10
‑
激光宽带熔覆加工头；20
‑
激光摆动加工头；21
‑
激光摆动加工头出光口；22
‑
激
光摆动加工头入光口；30
‑
宽带送粉喷嘴；
[0030]100
‑
矩形光斑；200
‑
圆形光斑；
[0031]301
‑
工件的已熔覆区域；302
‑
工件的待熔覆区域。
[0032]V1
‑
步进方向；V2
‑
熔覆方向；
[0033]L1
‑
矩形光斑长度；
[0034]L2
‑
圆形光斑直径；
[0035]L3
‑
圆形光斑摆动区域。
具体实施方式
[0036]为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0037]在本公开中参照附图来描述本专利技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本专利技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本专利技术所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本专利技术公开的一些方面可以单独使用，或者与本专利技术公开的其他方面的任何适当组合来使用。
[0038]结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的系统，其特征在于，包括：宽带送粉喷嘴，用于向液压支架表面送粉，所述液压支架被夹持并驱动旋转，旋转方向被定义为工件步进方向；激光宽带熔覆加工头，用于在液压支架表面的粉末位置形成矩形光斑，通过熔覆粉末制备熔覆层；激光摆动加工头，用于在液压支架表面的由激光宽带熔覆加工头所形成矩形光斑的位置，形成摆动的圆形光斑，使得在熔覆方向上，所述矩形光斑与圆形光斑形成复合；其中，所述激光宽带熔覆加工头与激光摆动加工头被设置在同一加工平台上，并朝向液压支架表面；所述矩形光斑与圆形光斑在所述工件步进方向以及熔覆方向均具有一致的前后位置关系，其中：沿着熔覆方向，所述矩形光斑置于前端，圆形光斑置于后端；沿着工件步进方向，矩形光斑置于前端，圆形光斑置于后端，并且圆形光斑被设置成在矩形光斑加工的搭接区域范围内摆动，以在当前单道涂层与上一道单道涂层之间的搭接区域依次形成二次重熔区和双光束协同复合加工区，其中二次重熔区位于上一道单道涂层范围的末端位置内，双光束协同复合加工区位于当前单道涂层的开始位置，并且沿着工件步进方向，二次重熔区和双光束协同复合加工区的长度相同，圆形光斑在二次重熔区和双光束协同复合加工区以对称式摆动方式搅拌熔池。2.根据权利要求1所述的双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的系统，其特征在于，所述激光宽带熔覆加工头与激光摆动加工头按照空间位置关系固定于同一机床的运动横梁上，两者的扫描速度相同。3.根据权利要求1所述的双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的系统，其特征在于，所述激光宽带熔覆加工头的激光功率大于所述激光摆动加工头的激光功率。4.根据权利要求1所述的双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的系统，其特征在于，沿着工件步进方向，所述矩形光斑的长度L1是圆形光斑的直径L2的5～10倍。5.根据权利要求1所述的双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的系统，其特征在于，沿着工件步进方向，二次重熔区和双光束协同复合加工区的长度相同。6.根据权利要求1所述的双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的系统，其特征在于，所述二次重熔区和双光束协同复合加工区的长度均大于等于圆形光斑的直径。7.根据权利要求1所述的双光束协同制备液压支架表面高质量防腐耐磨涂层的系统，其特征在于，所述圆形光斑的直径范围在1～3mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋士春，邢飞，董呈，锁红波，唱丽丽，周文超，
申请(专利权)人：南京中科煜宸激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：