[發明專利]熔覆軌跡可調的激光熔覆裝置及調節熔覆軌跡寬度的方法

有效

• 申請號: 201710139871.5
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106862769B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 姚建華;胡曉冬;陳智君;駱芳;張群莉;王梁;董剛;吳國龍;楊高林;李波;黃利安;科瓦連柯·弗拉季米爾
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B23K26/342
• 分類號: B23K26/342;B23K26/06
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;吳紅斐

1.熔覆軌跡可調的激光熔覆裝置，其特征在于：包括激光熔覆頭構件、激光器、送粉器和中央控制器，激光器和送粉器均與激光熔覆頭構件相連，激光熔覆頭構件、激光器和送粉器均與中央控制器相連；

所述激光熔覆頭構件包括熔覆頭，所述熔覆頭安裝在可驅動熔覆頭沿豎直方向上下移動的豎直調節裝置上，所述熔覆頭沿豎直方向的上方設有激光入口，所述熔覆頭沿豎直方向的下方設有激光出口；熔覆頭內設有透鏡，且透鏡與所述熔覆頭同軸設置；

所述熔覆頭外設有送粉管，送粉管通過可調節送粉管與熔覆頭之間的夾角大小的角度調節裝置安裝在熔覆頭上；送粉管的出口向下，且送粉管的中軸線的延長線與熔覆頭的中軸線的延長線相交，以保證來自激光出口的激光束與來自送粉管的出口的粉體相聚；

所述豎直調節裝置包括固定設置的第一絲杠電機，所述第一絲杠電機的第一輸出軸垂直向下，熔覆頭的外壁上設有與所述第一輸出軸相配合的第一螺母，所述第一輸出軸與所述第一螺母相嚙合，以驅動熔覆頭上下移動；

所述角度調節裝置包括第二絲杠電機和第二螺母，所述送粉管靠近出口的一端與熔覆頭的外壁鉸接，所述送粉管靠近進口的一端與第二螺母的外壁鉸接，所述第二螺母與第二絲杠電機的第二輸出軸相嚙合，且所述第二輸出軸水平設置；中央控制器與第一絲杠電機和第二絲杠電機相連；

激光器通過激光輸送通道與激光入口相連，送粉器通過送粉通道與送粉管的入口相連；

所述中央控制器內具有用于調節激光器的輸出功率的信號變送器，所述中央控制器通過信號變送器與激光器相連；所述中央控制器內具有用于調節送粉器的送粉量的送粉控制器，所述中央控制器通過送粉控制器與送粉器相連；

定義送粉管的中軸線與送粉管安裝處的熔覆頭的外壁面的切線之間的夾角為送粉角度；

所述中央控制器內具有用于控制第一絲杠電機的第一電機驅動器、用于控制第二絲杠電機的第二電機驅動器；所述中央控制器內還具有根據第一電機驅動器反饋給中央控制器的第一絲杠電機的位置信息計算送粉量、送粉角度和所需激光功率的計算器，所述中央控制器根據計算器輸出的用粉量信息、送粉角度信息和所需激光功率信息分別驅動送粉器、第二絲杠電機和激光器動作。

2.一種利用如權利要求1所述的熔覆軌跡可調的激光熔覆裝置實施的調節熔覆軌跡寬度的方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)中央控制器發送控制指令至第一電機驅動器，第一電機驅動器根據來自中央控制器的轉動方向、轉動速度、轉動時間的控制指令驅動第一絲杠電機轉動，以帶動熔覆頭豎直運動，使激光束在加工平面上離焦，產生直徑大小變化的光斑，從而調節熔覆軌跡寬度；

(2)為保證在熔覆軌跡寬度變化的同時熔覆效果不變，中央控制器的計算器根據第一絲杠電機的實時位置信息計算出為適應大小實時變化的光斑而應匹配的送粉量、送粉角度和激光功率，以確保光斑獲得的激光功率密度保持不變和熔覆層的厚度保持不變；

(3)中央控制器根據計算器輸出的所需激光功率信息發出控制指令至信號變送器，激光器啟動，且信號變送器實時調整激光器的輸出功率，使得直徑大小變化的光斑獲得的激光功率密度保持不變；

(4)中央控制器根據計算器輸出的送粉角度信息發出控制指令至第二電機驅動器，第二電機驅動器實時調整送粉管的送粉角度，使粉末束始終匯聚在光斑的中心；

(5)中央控制器根據計算器輸出的送粉量信息實時發出控制指令至送粉控制器，送粉器啟動，且送粉控制器實時調整送粉器的送粉量，以適應直徑大小變化的光斑，使熔覆層的厚度保持不變。