一种适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置，包括摆动装置、装夹装置和激光熔覆装置；所述装夹装置包括四爪卡盘和支撑架；一个所述摆动装置与四爪卡盘连接，用于驱动待加工管道往复摆动；所述熔覆装置包括喷嘴、冷却装置、伸缩杆和激光器；所述伸缩杆一端可伸入待加工管道内壁；所述伸缩杆一端安装喷嘴；所述伸缩杆另一端与执行机构连接，用于使伸缩杆直线移动；所述冷却装置安装在喷嘴一侧；激光束通过伸缩杆内部传输至喷嘴出口；另一个所述摆动装置与伸缩杆连接，用于驱动伸缩杆往复摆动，且伸缩杆往复摆动方向与待加工管道往复摆动方向相反。本发明专利技术通过加工工件与熔覆装置反向运转，实现超高速熔覆。实现超高速熔覆。实现超高速熔覆。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置


[0001]本专利技术涉及激光熔覆
，特别涉及一种适用于细小管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置。

技术介绍

[0002]常见的机械部件如如油缸、轴承、阀门、套筒、模具、气缸等需要内壁具备耐磨、耐腐、抗冲击等特性，因此需要在工件使用前期或者出现疲劳损伤后对其内壁进行加工处理。相对于外壁加工，内壁加工受限于加工空间有限，尤其对于内壁直径较细、孔深较深的工件，技术加工要求较高，内壁激光熔覆则是一种可以应用到内壁金属表面改性的技术。
[0003]现阶段的激光熔覆技术在大直径的管道应用较为广泛，而在中小直径管道上的应用较少，主要是由于熔覆受到空间的限制，激光头难以进入管道中，实现过程复杂，耗费较大，而且在常规的激光熔覆装置中，激光在相对较远的位置才开始聚焦，加工效率低，难以实现良好的加工质量。目前普通激光熔覆所能加工的管道内壁最小直径为46mm，而高速激光熔覆所能加工的管道内壁最小直径为80mm。超高速激光熔覆技术的优势则在于其加工效率高、质量好，可以很好地弥补现有内壁激光熔覆的短板。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置，利用直线电机提供动力，使得加工工件与熔覆装置反向运转，以实现超高速，进而提高加工效率。粉末经由送粉装置喷出汇聚于激光聚焦处，在管壁上方熔化形成熔融状态的凝珠，在离心力的作用下加速落到管壁上形成致密紧实的涂层，大大提高了加工质量。通过激光器、伸缩杆以及可替换喷嘴的配合，可以适应多种加工需求。
[0005]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]一种适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置，包括摆动装置、装夹装置和激光熔覆装置；
[0007]所述装夹装置包括四爪卡盘和支撑架；所述四爪卡盘用于装夹待加工管道；所述支撑架用于支撑待加工管道；一个所述摆动装置与四爪卡盘连接，用于驱动待加工管道往复摆动；
[0008]所述熔覆装置包括喷嘴、冷却装置、伸缩杆和激光器；所述伸缩杆一端可伸入待加工管道内壁；所述伸缩杆一端安装喷嘴；所述伸缩杆另一端与执行机构连接，用于使伸缩杆直线移动；所述冷却装置安装在喷嘴一侧；所述激光器用于产生激光束，所述激光束通过伸缩杆内部传输至喷嘴出口；另一个所述摆动装置与伸缩杆连接，用于驱动伸缩杆往复摆动，且伸缩杆往复摆动方向与待加工管道往复摆动方向相反。
[0009]进一步，所述喷嘴内部设有积分镜，用于激光光束的聚焦；所述喷嘴下方集成了送粉装置，粉末汇聚中心与积分镜焦点中心对齐。
[0010]进一步，所述摆动装置包括直线运动机构和摆动机构；所述直线运动机构包括工
作台、电机、丝杠和滑块；所述电机安装在工作台上，所述电机输出端安装丝杠，所述丝杠上安装滑块；
[0011]所述摆动机构包括摆动杆和支撑座；所述摆动杆上的转轴支撑在支撑座上，所述摆动杆的转轴与四爪卡盘/伸缩杆连接；所述摆动杆上设有凹槽；所述滑块一侧设有凸起的连接块，所述连接块位于凹槽内，通过滑块的移动带动摆动杆转动。
[0012]进一步，所述伸缩杆前端设有辅助支撑装置，所述辅助支撑装置包括支撑轮，用于支撑伸缩杆。
[0013]进一步，所述摆动装置的回转中心、装夹装置的轴线和伸缩杆的伸缩方向平行。
[0014]进一步，所述伸缩杆内部至少安装一个反射镜，用于改变激光束的路径；通过调整反射镜的角度，改变激光束与粉末流的夹角。
[0015]进一步，所述激光器安装在伸缩杆上，所述激光器与伸缩杆同步摆动。
[0016]本专利技术的有益效果在于：
[0017]1.本专利技术所述的适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置，现有直线电机实际可用最大进给速度可达210m/min，通过摆动装置将直线电机的往复运动装换成旋转运动，再利用两侧摆动装置的反向运转使得待加工管道与喷嘴相对运动，可以给整个装置提供近14rad/s的角速度，以管道内壁50mm的直径为例，熔覆系统可以达到21m/min的熔覆速度，即实现超高速激光熔覆。
[0018]2.本专利技术所述的适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置，在喷嘴前端设计了辅助支撑装置，通过一对可调整夹角的刚性滚轮，可以实现在不影响加工质量的前提下，提高伸缩杆的刚度。
[0019]3.本专利技术所述的适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置，熔覆装置喷头处集成了反射镜和积分镜，可以解决由于管道深度过深而导致激光无法精准聚焦的问题。
[0020]4.本专利技术所述的适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置，熔覆装置设置了随动的风冷装置，通过贴近管壁的气管吹出低速低温的保护气体，用以冷却管道内壁。
[0021]5.本专利技术所述的适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置，熔覆装置喷头部分可以随着不同加工需求进行更换，使得加工更加灵活。
[0022]6.本专利技术所述的适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置，适用的激光功率为3500W～9000W。
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，下面描述中的附图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，显而易见地还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术所述的适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置的三维图。
[0025]图2为本专利技术所述的动力装置的二维图。
[0026]图3为本专利技术所述的摆动装置的三维图。
[0027]图4为本专利技术所述的四爪卡盘的三维图。
[0028]图5为本专利技术所述的熔覆装置喷嘴的平面剖视图。
[0029]图6为本专利技术所述的辅助支撑装置的三维图。
[0030]图中：
[0031]1‑
直线运动机构；1
‑1‑
工作台；1
‑2‑
电机；1
‑3‑
丝杠；1
‑4‑
滑块；2
‑
摆动装置；2
‑1‑
摆动杆；2
‑2‑
支撑座；3
‑
四爪卡盘；3
‑1‑
法兰；3
‑2‑
卡爪；4
‑
支撑架；5
‑
喷嘴；5
‑1‑
辅助支撑装置；5
‑2‑
反射镜；5
‑3‑
积分镜；5
‑4‑
送粉装置；6
‑
冷却装置；7
‑
伸缩杆；8
‑
激光器。
具体实施方式
[0032]下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。
[0033]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置，其特征在于，包括摆动装置(2)、装夹装置和激光熔覆装置；所述装夹装置包括四爪卡盘(3)和支撑架(4)；所述四爪卡盘(3)用于装夹待加工管道；所述支撑架(4)用于支撑待加工管道；一个所述摆动装置(2)与四爪卡盘(3)连接，用于驱动待加工管道往复摆动；所述熔覆装置包括喷嘴(5)、冷却装置(6)、伸缩杆(7)和激光器(8)；所述伸缩杆(7)一端可伸入待加工管道内壁；所述伸缩杆(7)一端安装喷嘴(5)；所述伸缩杆(7)另一端与执行机构连接，用于使伸缩杆(7)直线移动；所述冷却装置(6)安装在喷嘴(5)一侧；所述激光器(8)用于产生激光束，所述激光束通过伸缩杆(7)内部传输至喷嘴(5)出口；另一个所述摆动装置(2)与伸缩杆(7)连接，用于驱动伸缩杆(7)往复摆动，且伸缩杆(7)往复摆动方向与待加工管道往复摆动方向相反。2.根据权利要求1所述的适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置，其特征在于，所述喷嘴(5)内部设有积分镜(5
‑
3)，用于激光光束的聚焦；所述喷嘴(5)下方集成了送粉装置(5
‑
4)，粉末汇聚中心与积分镜(5
‑
3)焦点中心对齐。3.根据权利要求1所述的适用于管道内壁增材制造的超高速激光熔覆装置，其特征在于，所述摆动装置(2)包括直线运动机构(1)和摆动机构；所述直线运动机构(1)包括工作台(1
‑
1)、电机(1
‑
2)、丝杠(1
‑
3)和滑块(1
‑
4)；所述电机(1
‑
2)安装在工作台(1
‑
1)上，所述电机(1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，陈兰，张新洲，杨志伟，陆霖凯，于关玺，孙亚成，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：