[實用新型]一種控制激光器加工過程中工件熱變形的裝置

有效

• 申請號: 201720074889.7
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN206538476U
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 王曉飚;郭曉軍;李欣;杜超飛;陳國鵬
• 申請（專利權）人: 西安必盛激光科技有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C21D1/09;C21D1/667
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 倪金榮

技術領域

本實用新型涉及激光加工領域，具體涉及一種控制激光器加工過程中工件熱變形的裝置。

背景技術

激光表面合金化是達到表面強化的方法。該技術的特點是能在材料表面進行各種合金元素的合金化，改善材料表面的性能；能在零件需要強化部部位進行局部處理，以達到性能要求。激光熔敷，是一種新的表面改性技術，它通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成與其為冶金結合的添料熔覆層。激光淬火是利用高能激光束將材料表面加熱到相變點以上，隨著材料自身冷卻，奧氏體轉變為馬氏體，從而使材料表面硬化的淬火技術。

以上所述激光加工技術雖然優于某些傳統技術，但激光加工技術是采用高能激光束作為熱源，工件在高溫條件下的強度降低；加熱、冷卻時各部位的溫度變化也很難完全一致；工件在加熱、冷卻時各部位溫度變化的不同時性，會引起工件熱(膨脹)應力和組織(轉變時體積產生變化)應力的變化。當熱應力、組織應力或兩者之合，大于該瞬間溫度下工件某部位的塑性抗力時，就會在這一部位發生不可逆的變形——熱變形。由于激光加工時熱脹冷縮是必然的，所以目前熱 變形沒有徹底有效的消除方法。

實用新型內容

為了解決背景技術中的問題，本實用新型提供了一種在激光加工過程中，使工件加熱膨脹之后能夠軸向自由收縮，能夠有效消除工件熱變形的控制激光器加工過程中工件熱變形的裝置。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

本實用新型提供了一種控制激光器加工過程中工件熱變形的裝置，包括機床、連接板、冷卻介質噴頭、柔性液體輸送管(4)、微型水泵和冷卻介質循環箱；待加工工件夾持在機床上；

連接板包括固定連接的豎直板和水平板；連接板的豎直板與激光器連接，水平板安裝冷卻介質噴頭；冷卻介質噴頭位于待加工工件的上方；冷卻介質循環箱安裝在機床上并且位于待加工工件的下方；

微型水泵安裝在柔性液體輸送管和冷卻介質循環箱之間；冷卻介質噴頭的進水口與柔性液體輸送管連通；冷卻介質噴頭的出水口正對待加工工件。

具體來說，通常待加工工件在激光器加工過程中均采用一端安裝在機床的卡盤中，另一端通過錐頂頂住的方式；待加工工件7在加工過程中會出現軸向伸展和收縮，為了消除這一變化帶來的影響，本發明的錐頂采用彈性件。

為了更好的支撐待加工工件，該裝置還包括用于支承待加工工件的支撐組件；支撐組件包括托輥組以及三維移動平臺；三維移動平臺固定安裝在機床上，托輥組安裝在三維移動平臺上。

為了增冷卻效果，上述連接板的豎直板上開設U型孔，通過螺栓與激光器連接并可沿著豎直方向移動，通常確保冷卻介質噴頭距離待加工工件的高度為20-60mm之間。

為了使得冷卻介質噴頭冷卻范圍，上述連接板的水平板上開設U型孔，通過螺栓與冷卻介質噴頭連接并可沿著水平方向移動，冷卻介質噴頭在水平方向的移動距離控制在80-200mm之間。

具體的說，上述冷卻介質循環箱內盛裝的冷卻介質為自來水或冰水混合物或冰鹽水混合物。

上述待加工工件為圓柱形。

上述柔性液體輸送管的兩端均安裝快速插頭，便于后期對冷卻介質噴頭、柔性液體輸送管以及冷卻介質循環箱拆卸清理。

本實用新型的有益效果是：

1、采用本實用新型的裝置能夠有效的控制激光加工過程中產生的熱變形，操作簡單便捷，提高激光加工效率，成本低廉等特點，有益于促進激光加工在各行業的發展。

2、本實用新型采用彈性件作為機床錐頂可以有效的消除待加工工件在加工過程中的軸向伸展和收縮。

附圖說明：

圖1為本實用新型的結構示意圖。

附圖標記如下：

1-激光器、2-連接板、3-冷卻介質噴頭、4-柔性液體輸送管、5-微型水泵、6-冷卻介質循環箱、7-工件、8-錐頂、9-機床、10-托輥 組、11-三維移動平臺、12-支撐組件、13-豎直板、14-水平板。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的技術方案進行詳細的描述，以使本領域技術人員能夠更加清楚的理解本實用新型的方案，但并不因此限制本實用新型的保護范圍。