[實用新型]自適性預熱緩冷激光熔覆頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202022795913.0
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN213835540U
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 孫文磊;周浩南;張志虎;王偉;于江通;邢學峰;陳子豪
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 周星瑩;程云山

本實用新型涉及激光熔覆技術領域，是一種自適性預熱緩冷激光熔覆頭，其包括上殼體、激光輸出頭、端蓋、下殼體、內殼體、上殼體中部設有上下貫通的上激光腔，上殼體上端內側固定安裝有上端位于其上方的激光輸出頭，上激光腔內固定安裝有上端位于激光輸出頭內的內殼體。本實用新型結構合理而緊湊，使用方便，通過未重疊區(qū)域的較低功率密度環(huán)形光斑，實現熔前預熱和熔后緩冷；通過重疊區(qū)域的較高功率密度圓形光斑，實現激光熔覆；通過向保護氣通道內輸入惰性氣體，不僅能夠防止第三送粉通道輸出的粉體不被氧化，還能夠防止第三送粉通道內阻塞造成粉體下落不通暢，具有快速、高效和涂層內部的熱應力小的特點。

技術領域

本實用新型涉及激光熔覆技術領域，是一種自適性預熱緩冷激光熔覆頭。

背景技術

激光熔覆技術是21世紀最有發(fā)展前景的一項表面加工技術，在近些年來隨著綠色環(huán)保、節(jié)約能源的制造理念不斷深入人心，該技術得到了迅速的發(fā)展。與其他表面加工技術相比，該技術是通過利用高能量密度激光束，將經過同軸送粉位于待熔覆試件表面的粉體及試件表面一薄層進行快速熔化并快速熔凝形成良好冶金結合的熔覆層，經過激光熔覆表面處理得到的熔覆層，不僅可以使得試件具有優(yōu)良的冶金結合特性，還可以顯著提高試件表面硬度、耐磨、耐蝕、耐高溫以及抗氧化等性能。

但在激光熔覆修復過程中，由于對待熔覆試件進行的是快速加熱、快速冷卻過程，在此過程中會使熔覆層以及試件內部存在非常大的溫度梯度，從而使其內部有較大的熱應力，進而造成沿試件與熔覆層結合界面處產生裂紋源，并沿著與激光掃描方向垂直的方向延伸擴展，其嚴重影響了熔覆試件的綜合使用性能，最終直接影響其使用壽命的長短。

發(fā)明內容

本實用新型提供了一種自適性預熱緩冷激光熔覆頭，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有激光熔覆修復過程因涂層內部的熱應力大而導致產生裂紋的問題。

本實用新型的技術方案是通過以下措施來實現的：一種自適性預熱緩冷激光熔覆頭包括上殼體、激光輸出頭、端蓋、下殼體、內殼體、上殼體中部設有上下貫通的上激光腔，上殼體上端內側固定安裝有上端位于其上方的激光輸出頭，上激光腔內固定安裝有上端位于激光輸出頭內的內殼體，內殼體包括由上至下依次固定安裝在一起的上進筒、上錐筒、下錐筒和下出筒，上錐筒呈上小下大的圓臺形，下錐筒呈上大下小的圓臺形，上錐筒外側設有反光鏡，對應內殼體位置的上殼體內側設有反射聚光鏡，下出筒下部內側設有聚光鏡；上殼體下側固定安裝有下殼體，下殼體中部設有上下貫通且能與上激光腔連通的下激光腔，下殼體上部內側上下間隔分布有第一凸透鏡、第二凸透鏡和第三凸透鏡，下殼體下部內側設有保護鏡；激光輸出頭中部外側設有與上殼體上端外側固定安裝在一起的端蓋，端蓋上側沿圓周分布有至少三個上下貫通的第一送粉通道，對應每個第一送粉通道位置的上殼體上均設有上下貫通的第二送粉通道，對應每個第二送粉通道位置的下殼體下側均設有上下貫通的第三送粉通道，第三送粉通道上端與對應位置第二送粉通道下端連通。

下面是對上述實用新型技術方案的進一步優(yōu)化或/和改進：

上述還可包括冷卻水管，下殼體中部外側設有一道由上至下的螺旋槽，螺旋槽內設有冷卻水管，冷卻水管上端為冷卻水進口，冷卻水管下端為冷卻水出口。

上述每個第三送粉通道均可呈外高內低狀傾斜，對應每個第三送粉通道下部位置的下殼體上均設有保護氣通道，保護氣通道包括直盲孔和斜盲孔，對應每個第三送粉通道外側位置的下殼體下側均設有呈外高內低狀傾斜的斜盲孔，對應每個第三送粉通道位置的下殼體中部外側均設有直盲孔，直盲孔內端與對應位置斜盲孔上端連通。

上述還可包括上固定桿和下固定桿，上激光腔包括由上至下依次連通的第一直孔、第二直孔和第三錐孔，第二直孔的孔徑大于第一直孔，第三錐孔呈上大下小的圓臺形，第一直孔內固定安裝有上端位于上殼體上方的激光輸出頭，上進筒外側和沿圓周間隔固定安裝有至少兩個位于第二直孔內的上固定桿，下出筒外側沿圓周間隔固定安裝有至少兩個位于第二直孔內的下固定桿，上固定桿外端和下固定桿外端均與上殼體內側對應位置固定安裝在一起，對應上固定桿和下固定桿之間位置的上殼體內側設有反射聚光鏡。