CN102489880A - 一种光纤激光熔覆装置 - Google Patents

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王健超
韩华
张伟
沈可余
姜兆华
骆公序
祝毅为
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Abstract

本发明公开了一种光纤激光熔覆装置，包括光纤激光器、传输光纤、光束扫描偏转装置、皮带式传动机构、铺粉滚、储粉气缸、可升降平台、机架；光束扫描偏转装置由Z轴动态聚焦模块、X轴扫描镜片、X轴数字伺服电机、Y轴扫描镜片、Y轴数字伺服电机组成；Z轴动态聚焦模块由Z轴直线电机、凹透镜和凸透镜组成；当工件放置在可升降平台后，储粉气缸向上升起，铺粉滚在皮带式传动机构的带动下将熔覆用合金粉末、均匀铺在工件表面；光束偏转扫描装置发出的光束聚焦在工件表面后，在激光能量的作用下熔化之前铺在工件表面的熔覆用合金粉末，从而完成激光熔覆加工。本实用新型适用于修复各类金属零部件，尤其适合难度大，附加值高的大型零部件修复。

Description

一种光纤激光熔覆装置
技术领域
本发明涉及一种金属材料激光熔覆装置，特别涉及一种基于光纤激光器的光束偏转扫描激光熔覆装置，属于激光加工技术领域。
背景技术
再制造作为绿色制造技术，是先进制造技术的一个重要组成部分和发展方向，被誉为21世纪极具潜力的新型产业．它以延长大型设备零部件使用寿命为目的，采用先进成形及表面处理技术对关键零部件表面进行修复、强化，从而提高零部件表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀、耐疲劳等机械性能，并且可以使得原来可能只能报废的设备或其零部件重新恢复尺寸、形状和性能，重新成为一个合格的产品。可见再制造技术是解决资源浪费、环境污染和废旧装备翻新的最佳方法和途径，符合国家可持续发展的战略。激光加工技术作为“未来制造业的共同加工手段”，与再制造技术相结合所形成的激光熔覆修复技术具有独特的技术优势。激光熔覆技术解决了传统再制造修复技术（电焊、氩弧焊、喷涂、镀层等）无法克服的材料选用局限性、工艺热变形、组织粗大、热疲劳损伤及结合强度差等一系列技术难题，是一种绿色环保的修复技术。现有的激光熔覆装置一般采用大功率二氧化碳激光器作为光源，以三维工作台作为运动机构进行金属零部件表面修复再制造。由于大功率二氧化碳激光器体积较大，并且需要频繁的进行日常维护检测，使用成本较高，并且由于波长所限，无法通过光纤传输，***集成时的灵活性不够。同时由于采用三维工作台作为运动机构，其加工速度受到机械结构的限制，在修复大型零部件时，由于位移***无法快速移动，其加工效率较低。
发明内容
本发明为了克服现有激光熔覆修复装置体积较大、维护运行成本高、较难快速完成大型零部件修复等缺陷，提供一种用于金属零部件表面修复再制造的激光熔覆装置。
本发明的技术方案是，一种光纤激光熔覆装置，其特征在于，该装置主要包括光纤激光器、传输光纤、光束扫描偏转装置、皮带式传动机构、铺粉滚、储粉气缸、可升降平台、机架；所述光束扫描偏转装置由Z轴动态聚焦模块、X轴扫描镜片、X轴数字伺服电机、Y轴扫描镜片、Y轴数字伺服电机组成；所述Z轴动态聚焦模块由Z轴直线电机、凹透镜和凸透镜组成；光纤激光器被固定在机架上，所发出的激光经过传输光纤进入光束偏转扫描装置；由光束偏转扫描装置发出的光束                                               
Figure 2011104403563100002DEST_PATH_IMAGE001
首先进入光束偏转扫描装置中的Z轴动态聚焦模块，所述光束经凹透镜后发散入射到凸透镜，通过Z轴直线电机的直线运动，调节凹透镜和固定的凸透镜间的距离，实现动态聚焦；通过Z轴动态聚焦模块后的光束经安装在X轴数字伺服电机的转轴上X轴扫描镜片，以及安装在Y轴数字伺服电机的转轴上所述Y轴扫描镜片反射后聚焦在工件表面，并通过所述X轴数字伺服电机、Y轴数字伺服电机、Z轴直线电机的协同控制从而实现光束的偏转扫描；当被加工工件被放置在可升降平台后，储粉气缸向上升起，铺粉滚在皮带式传动机构在带动下做水平往复运动将熔覆用合金粉末、均匀铺在工件表面；光束偏转扫描装置发出的光束聚焦在工件表面后，在激光能量的作用下熔化之前铺在工件表面的熔覆用合金粉末，从而完成激光熔覆加工。
本发明的有益效果是针对现有激光熔覆修复装置的缺陷，采用光纤激光器及光束偏转扫描模块，通过光束扫描偏转的加工方式，可以在熔覆效率方式及设备运行维护成本等方面提升现有的激光熔覆修复设备，在所需修复零部件无法移动的情况下同样能够有效地完成修复工作，满足大型零部件高精度修复的要求。本发明可以适用于修复各类金属零部件，尤其适合难度大，附加值高的大型零部件修复。
附图说明
图1为光纤激光熔覆装置结构图；
图2为光束偏转扫描模块结构图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、2所示，一种光纤激光熔覆装置，其特点是，该装置主要包括光纤激光器1、传输光纤2、光束扫描偏转装置3、皮带式传动机构4、铺粉滚5、储粉气缸6、可升降平台8、机架10；所述光束扫描
Figure 591377DEST_PATH_IMAGE002
偏转装置3由Z轴动态聚焦模块12、X轴扫描镜片16、X轴数字伺服电机17、Y轴扫描镜片1、Y轴数字伺服电机19组成；所述Z轴动态聚焦模块12由Z轴直线电机13、凹透镜14和凸透镜15组成；
光纤激光器1被固定在机架10上，所发出的激光经过传输光纤2进入光束偏转扫描装置3；由光束偏转扫描装置3发出的光束11首先进入光束偏转扫描装置3中的Z轴动态聚焦模块12，所述光束11经凹透镜14后发散入射到凸透镜15，通过Z轴直线电机13的直线运动，调节凹透镜14和固定的凸透镜15间的距离，实现动态聚焦；通过Z轴动态聚焦模块12后，的光束11经安装在X轴数字伺服电机17的转轴上X轴扫描镜片16，以及安装在Y轴数字伺服电机19的转轴上所述Y轴扫描镜片18反射后聚焦在工件9表面，并通过所述X轴数字伺服电机17、Y轴数字伺服电机19、Z轴直线电机的协同控制从而实现光束的偏转扫描；
当被加工工件9被放置在可升降平台8后，储粉气缸6向上升起，铺粉滚5在皮带式传动机构4在带动下做水平往复运动将熔覆用合金粉末7、均匀铺在工件9表面；
光束偏转扫描装置3发出的光束11聚焦在工件9表面后，在激光能量的作用下熔化之前铺在工件9表面的熔覆用合金粉末7，从而完成激光熔覆加工。
所述光纤激光器采用近红外波长的大功率连续光纤激光器，如选用IPG-2000W光纤激光器，具有良好的光束质量，聚焦光斑能量密度高，性能稳定，正常使用过程中无易耗品，维护使用成本低。

Claims (1)

1.一种光纤激光熔覆装置，其特征在于，该装置主要包括光纤激光器（1）、传输光纤（2）、光束扫描偏转装置（3）、皮带式传动机构（4）、铺粉滚（5）、储粉气缸（6）、可升降平台（8）、机架（10）；所述光束扫描偏转装置（3）由Z轴动态聚焦模块（12）、X轴扫描镜片（16）、X轴数字伺服电机（17）、Y轴扫描镜片（18）、Y轴数字伺服电机（19）组成；所述Z轴动态聚焦模块（12）由Z轴直线电机（13）、凹透镜（14）和凸透镜（15）组成；
光纤激光器（1）被固定在机架（10）上，所发出的激光经过传输光纤（2）进入光束偏转扫描装置（3）；由光束偏转扫描装置（3）发出的光束（11）首先进入光束偏转扫描装置（3）中的Z轴动态聚焦模块（12），所述光束（11）经凹透镜（14）后发散入射到凸透镜（15），通过Z轴直线电机（13）的直线运动，调节凹透镜（14）和固定的凸透镜（15）间的距离，实现动态聚焦；通过Z轴动态聚焦模块（12）后的光束（11）经安装在X轴数字伺服电机（17）的转轴上X轴扫描镜片（16），以及安装在Y轴数字伺服电机（19）的转轴上所述Y轴扫描镜片（18）反射后聚焦在工件（9）表面，并通过所述X轴数字伺服电机（17）、Y轴数字伺服电机（19）、Z轴直线电机的协同控制从而实现光束的偏转扫描；
当被加工工件（9）被放置在可升降平台（8）后，储粉气缸（6）向上升起，铺粉滚（5）在皮带式传动机构（4）在带动下做水平往复运动将熔覆用合金粉末（7）、均匀铺在工件（9）表面；
光束偏转扫描装置（3）发出的光束（11）聚焦在工件（9）表面后，在激光能量的作用下熔化之前铺在工件（9）表面的熔覆用合金粉末（7），从而完成激光熔覆加工。
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