[實(shí)用新型]光纖激光熔覆設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220730317.7
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN203096172U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張巖;趙琳;王瀟;張斌;趙子強(qiáng);張歡;彭靜;裴悅凱;張瑞華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國鋼研科技集團(tuán)有限公司;新冶高科技集團(tuán)有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 韓芳;郭鴻禧

本申請涉及一種激光熔覆設(shè)備，更具體地講，本申請涉及一種光纖激光熔覆設(shè)備。

激光熔覆技術(shù)是指以不同的添料方式在基體表面上放置粉末，經(jīng)激光輻照使之與基體表面一薄層同時(shí)熔化，經(jīng)快速凝固后形成稀釋度極低、與基體材料成冶金結(jié)合的表面涂層，從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等的工藝方法。

與堆焊、熱噴涂、電鍍等傳統(tǒng)表面處理技術(shù)相比，激光熔覆技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如適用的材料體系廣泛，熔覆層稀釋率可控，熔覆層與基體為冶金結(jié)合，基體熱變形小，厚度一般在0.1mm到幾厘米，工藝易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和輪廓準(zhǔn)確修復(fù)等。

早在70年代末，美國AVCO公司針對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的許多易磨損件進(jìn)行了激光熔覆技術(shù)的研究，而后英國的Rolls?Royco公司用激光熔覆技術(shù)解決了燃?xì)廨啓C(jī)葉片的磨損問題，其它應(yīng)用示例如內(nèi)燃機(jī)的氣閥密封面和閥座圈的激光熔覆，大型設(shè)備軸類部件的激光熔覆等。激光熔覆技術(shù)在汽車業(yè)、航空業(yè)、電力行業(yè)、鋼鐵行業(yè)等高附加值零部件和設(shè)備的修復(fù)再制造方面發(fā)揮了極大的優(yōu)勢。

目前成熟的激光熔覆設(shè)備主要有兩類：一類是采用CO₂激光熔覆設(shè)備；另一類是采用Nd:YAG激光熔覆設(shè)備。CO₂激光熔覆設(shè)備體積龐大，電光轉(zhuǎn)換效率低，而且CO₂激光的波長較長，金屬對CO₂激光吸收率低，電、氣消耗的運(yùn)行成本高，維護(hù)費(fèi)用較高。另一方面，國內(nèi)的Nd:YAG激光熔覆設(shè)備主要是采用閃光燈泵浦的Nd:YAG固體激光器，燈泵固體激光器有一些不可避免的缺點(diǎn)：泵浦光的轉(zhuǎn)換效率低、晶體熱效應(yīng)嚴(yán)重、閃光燈需經(jīng)常更換、光束質(zhì)量較差，維護(hù)操作費(fèi)用非常高。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本實(shí)用新型提供了一種光纖激光熔覆設(shè)備，所述光纖激光熔覆設(shè)備包括光纖激光器作為激光光源。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述光纖激光熔覆設(shè)備還包括：工業(yè)機(jī)器人，對待處理的工件進(jìn)行熔覆處理；熔覆射出頭，夾持在工業(yè)機(jī)器人的頭部；送粉噴嘴，作為保護(hù)氣體與合金粉末的輸出端安裝在熔覆射出頭上。

所述光纖激光熔覆設(shè)備還可以包括光纖激光器的水冷機(jī)組。

所述光纖激光熔覆設(shè)備還可以包括送粉器，所述送粉器采用氣動(dòng)式送粉，用來提供熔覆用的合金粉末。

所述光纖激光熔覆設(shè)備還可以包括機(jī)器人控制臺。

所述光纖激光熔覆設(shè)備還可以包括機(jī)器人控制臺。

所述熔覆射出頭內(nèi)可以設(shè)置有光束整形裝置。

根據(jù)本實(shí)用新型的光纖激光熔覆設(shè)備的電光轉(zhuǎn)換效率高并且金屬對激光吸收率高。

通過下面結(jié)合附圖來描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)將會更加清楚，在附圖中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的光纖激光熔覆設(shè)備的示意圖。

在下文中，將參照附圖來詳細(xì)描述本實(shí)用新型的光纖激光熔覆設(shè)備。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的光纖激光熔覆設(shè)備的示意圖。參照圖1，根據(jù)本實(shí)用新型的光纖激光熔覆設(shè)備采用光纖激光器作為激光光源。光纖激光器有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）由于光纖激光波長比CO₂激光波長短一個(gè)數(shù)量級，金屬材料對光纖激光有更高的吸收率；(2)光纖激光光束質(zhì)量好，輸出光斑近似高斯分布；（3）光纖激光熔覆過程中無光致等離子體屏蔽現(xiàn)象，因此可使用價(jià)格低廉的氬氣作為熔覆保護(hù)氣體；（4）光纖激光器電光轉(zhuǎn)換效率高，因此光纖激光熔覆設(shè)備運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于Nd:YAG激光和CO₂激光熔覆設(shè)備；（5）結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、可移動(dòng)、更耐久，維護(hù)成本低。

根據(jù)本實(shí)用新型的光纖激光熔覆設(shè)備包括：光纖激光光源1，光纖激光光源1輸出的光束可以為連續(xù)模式或脈沖模式；工業(yè)機(jī)器人3，作為熔覆工藝的執(zhí)行裝置，按照程序設(shè)定路徑以一定的速度對待處理的工件進(jìn)行熔覆處理；熔覆射出頭5，夾持在工業(yè)機(jī)器人3的頭部，熔覆射出頭5的內(nèi)部安裝有光束整形裝置，通過積分鏡將激光束由圓形聚焦光斑調(diào)整為矩形均勻光斑，實(shí)現(xiàn)激光能量利用的最大化；送粉噴嘴6，作為保護(hù)氣體與合金粉末的輸出端以一定角度安裝在熔覆射出頭5上，以旁軸送粉的形式在熔覆工作時(shí)輸送保護(hù)氣體和合金粉末，保證送粉噴嘴6噴出的粉末落入激光束的作用區(qū)域中，以形成粉末熔池，實(shí)現(xiàn)熔覆層和基體的冶金結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)三維調(diào)節(jié)送粉角度和光斑的距離。

另外，為了冷卻光纖激光光源1，根據(jù)本實(shí)用新型的光纖激光熔覆設(shè)備還可以包括連接到光纖激光光源1的水冷機(jī)組2。