[發明專利]一種適用于細長管內壁激光熔覆的裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201910597211.0
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110195225B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 趙偉;姜程;孔凡新;查光成;李振紅;薛星怡;曾炳
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 梁濤

本發明公開了一種適用于細長管內壁激光熔覆的裝置及使用方法，包括工作平臺、細長管、激光頭、銅鏡、激光頭支撐體、銅鏡支撐體、細長管夾具、伺服電機以及電機固定件；其中，所述的細長管夾具將待加工細長管固定，激光頭與銅鏡以固定間距在半圓形帶滾珠導套的導向作用下一同沿水平方向移動，同時伺服電機控制細長管進行轉動，以使預置在細長管內的具有優異耐磨、耐蝕及耐熱等性能的熔覆金屬層熔化，并與基體形成良好的冶金結合，形成的防腐層與細長管內壁結合強度較傳統噴涂方式得到大幅提升，并使細長管內壁防腐層厚度均勻。本發明易于實現自動化，在縮短生產周期的同時減少對環境的污染及對員工健康的影響。

技術領域

本發明屬于激光熔覆再制造領域，具體涉及一種適用于細長管內壁激光熔覆的裝置及其使用方法。

背景技術

由于細長管內壁空間小不方便進行耐磨處理，通常采用噴槍或者蝶式霧化器，借助于壓力或者離心力，分散成均勻而細微的霧滴，施涂于細長管內壁，做納米陶瓷涂層或鎳鎢合金涂層。噴涂中的主要問題是高度分散的漆霧和揮發出來的溶劑，既污染環境，不利于人體健康，又浪費涂料，造成經濟損失。同時在細長管內壁防腐層的噴涂過程中無法做到整管均勻噴涂，涂層存在脫落等問題。

激光熔覆技術是以高能激光束為熱源，將預置或同步供給在基材表面的具有優異耐磨、耐蝕及耐熱等性能的涂層材料熔化，并與基體形成良好的冶金結合，從而獲得特殊要求的表面改性技術。此技術具有稀釋率低、熱影響區小、熔覆件扭曲變形小、過程易于實現自動化等優點。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種適用于細長管內壁激光熔覆的裝置及其使用方法，以使防腐層與細長管內壁結合強度較傳統方式得到提升，并使細長管內壁防腐層厚度均勻。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種適用于細長管內壁激光熔覆的裝置，包括工作平臺以及設于工作平臺上的細長管，所述細長管為中空結構，細長管的內壁沿周向設有一層熔覆金屬層，還包括激光頭、銅鏡、激光頭支撐體、銅鏡支撐體、細長管夾具、伺服電機以及電機固定件；所述激光頭和銅鏡設于細長管內，激光頭和銅鏡之間相對設置并留有間隙；所述激光頭由激光頭支撐體進行支撐，所述的激光頭支撐體包括光纖外管和半圓滾珠導套，所述光纖外管的一端與激光頭的端部固定連接，光纖外管的另一端伸出所述細長管與激光發射器連接，激光發射器通過光纖外管由所述激光頭射出激光束并照射于銅鏡表面，所述的半圓滾珠導套固定設于靠近激光頭端部的光纖外管上，半圓滾珠導套的周向側面與熔覆金屬層接觸并可沿熔覆金屬層移動；所述銅鏡由銅鏡支撐體進行支撐，所述的銅鏡支撐體包括冷卻水路外管、連接頭和半圓滾珠導套，所述冷卻水路外管的一端與連接頭的一端固定連接，連接頭的另一端與銅鏡的端部固定連接，冷卻水路外管的另一端伸出所述細長管與一外接的冷水源形成冷卻水回路，外接冷源通過冷卻水路外管對所述銅鏡進行冷卻，所述的半圓滾珠導套固定設于靠近連接頭端部的冷卻水路外管上，半圓滾珠導套的周向側面與熔覆金屬層接觸并可沿熔覆金屬層移動；所述細長管由細長管夾具進行固定，所述的細長管夾具包括三爪卡盤、連接盤、轉動軸承底座、軸承套以及軸承套夾具；所述軸承套固定套接于細長管的一端，軸承套外部與軸承套夾具固定連接，軸承套夾具的底部與工作平臺固定連接；所述三爪卡盤固定套接于細長管的另一端，三爪卡盤通過軸承固定設于轉動軸承底座上，三爪卡盤的一側與連接盤連接，所述冷卻水路外管由連接盤的中心穿出并向外延伸，轉動軸承底座的底部與工作平臺固定連接，所述連接盤的另一側與伺服電機的輸出軸連接；所述伺服電機通過電機固定件設于工作平臺上，伺服電機運行時，所述的連接盤轉動進而帶動三爪卡盤轉動，使得細長管通過半圓滾珠導套圍繞所述光纖外管和冷卻水路外管進行旋轉。

本發明進一步解決的技術問題是，所述半圓滾珠導套由固定件以及半圓導套組成，所述固定件通過螺釘與半圓導套固定連接；所述固定件和半圓導套上設有尺寸相同的半圓形凹槽，所述的固定件與半圓導套相連接時，半圓形凹槽相對設置形成通孔，用于光纖外管或冷卻水路外管的穿過固定；所述半圓導套的周向側面上設有若干滾珠，用于半圓滾珠導套在熔覆金屬層上的移動。