[發(fā)明專利]一種基于激光對零件表面進行熔覆處理設備及方法

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• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113359605A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 李欣;焦榮博;彭肜杰;張國超;湯波
• 申請（專利權(quán)）人: 西安必盛激光科技有限公司
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19;C23C24/10
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

本發(fā)明公開了一種基于激光對零件表面進行熔覆處理設備及方法。該設備包括龍門架、激光器、底座、X向移動組件、Y向移動組件、Z向移動組件以及控制單元構(gòu)成的加工設備，控制單元的路徑規(guī)劃程序模塊用于對待處理工件熔覆區(qū)域的掃描路徑進行規(guī)劃，并生成數(shù)控程序模塊所需的G代碼；控制單元的數(shù)控程序模塊利用路徑規(guī)劃模塊提供的G代碼，從而控制X向移動組件、Y向移動組件、Z向移動組件、第一旋轉(zhuǎn)平臺、俯仰旋轉(zhuǎn)組件以及第二旋轉(zhuǎn)平臺動作，實現(xiàn)了對多種復雜工件表面的自動化熔覆處理，并且該設備結(jié)構(gòu)簡單，成本低，通用強性，易于實現(xiàn)自動化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光表面熔覆處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于激光對零件表面進行熔覆處理設備及方法。

背景技術(shù)

金屬表面熔覆處理工藝技術(shù)是指通過某種特殊工藝方法，或直接改變原來表面的組織和成份，或在原來表面上復合一個具有特性能的表層，從而達到表面改性和提高表面性能的目的。表面熔覆處理技術(shù)由于可以有效降低金屬的腐蝕速率和磨損率，延長金屬的使用周期，節(jié)約不可再生資源，是一種重要的工業(yè)工藝。

激光表面熔覆處理工藝技術(shù)是一種集光、機、電、計算機、材料、物理、化學等多門學科的跨學科高新技術(shù)，該技術(shù)歷經(jīng)二十余年的進步，伴隨著高功率激光器、裝備智能化控制和材料技術(shù)的不斷升級和改進，已越來越多應用到工業(yè)零部件的強化和再制造中。激光表面熔覆處理技術(shù)可以在不改變金屬零件表面金屬成分的條件下提高零件表面的機械性能，大大提高該部位防腐耐蝕、耐磨、高溫抗疲勞等性能。

目前激光表面熔覆處理存在諸多難點，主要存在的問題如下：

1、熔覆處理區(qū)域時其掃描路徑軌跡需要通過數(shù)控系統(tǒng)G代碼進行手動編程實現(xiàn)或通過數(shù)控類軟件進行編程，手動編程過程復雜、易錯，不適合復雜編程，如曲面編程，而數(shù)控類軟件由于非激光表面熔覆專用軟件，缺乏對熱加工工藝的了解，尤其是路徑規(guī)劃、初始控制方面，存在很大的應用局限性，影響激光熔覆表面質(zhì)量。

2、當熔覆處理區(qū)域為空間區(qū)域時，激光入射方向不能始終沿著空間曲線的法線方向，或曲線的法線方向與工件的重力方向不重合，造成激光光斑在工件表面發(fā)生散射現(xiàn)象，導致單位時間單位面積內(nèi)的熱輸入不均勻現(xiàn)象，以及熔覆厚度不均勻現(xiàn)象。

3、激光光斑為矩形光斑時，矩形光斑在掃描平面曲線路徑時，會造成光斑橫截面變化，導致單位時間單位面積內(nèi)的熱輸入不均勻現(xiàn)象，以及熔覆厚度不均勻現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中提出的激光對零件進行熔覆處理時存在手動編程復雜易錯、數(shù)控類軟件應用局限性的問題，以及激光光斑相對于工件單位時間單位面積內(nèi)的光源散射問題；本發(fā)明專利提供了一種基于激光對工件表面熔覆處理的設備及方法。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案是：

提供了一種基于激光對零件表面進行熔覆處理的設備，包括龍門架、激光器、底座以及控制單元；

龍門架的橫梁上設置Y向移動組件、Y向移動組件上安裝Z向移動組件，Z向移動組件上安裝激光器；

底座位于激光器的下方，底座上安裝X向移動組件；

X向移動組件上安裝第一旋轉(zhuǎn)平臺；

第一旋轉(zhuǎn)平臺上安裝俯仰旋轉(zhuǎn)組件；

俯仰旋轉(zhuǎn)組件上安裝第二旋轉(zhuǎn)平臺；

第二旋轉(zhuǎn)平臺上用于安裝待處理工件；

控制單元分別用于控制激光器、X向移動組件、Y向移動組件、Z向移動組件、第一旋轉(zhuǎn)平臺、俯仰旋轉(zhuǎn)組件以及第二旋轉(zhuǎn)平臺動作，實現(xiàn)對待處理工件進行激光熔覆。

進一步地，上述控制單元包括路徑規(guī)劃程序模塊以及數(shù)控程序模塊；

路徑規(guī)劃程序模塊用于對待處理工件熔覆區(qū)域的掃描路徑進行規(guī)劃，并生成數(shù)控程序模塊所需的G代碼；