一种针对细长轴类工件的激光熔覆装置和激光熔覆方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111020565A(43)申请公布日2020.04.17(21)申请号201911324142.2(22)申请日2019.12.16(71)申请人陕西天元智能再制造股份有限公司地址710005陕西省西安市未央区明光路166号西安工业设计产业园凯瑞B座A1801(72)发明人曹鹏苏成明李建勋张毅王卓张飘飘赵俊霖王春昌(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)C22C38/02(2006.01)C22C38/04(2006.01)C22C38/44(2006.01)C22C38/58(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称一种针对细长轴类工件的激光熔覆装置和激光熔覆方法(57)摘要本发明提出一种针对细长轴类工件的激光熔覆装置和激光熔覆方法，采用预热丝材激光熔覆，丝材在进入熔池时进行了预加热有效提高了材料对激光的吸收率，采用比普通激光熔覆的功率小50%的激光功率进行丝材熔覆，降低了工件热输入；在熔覆机床尾部设置弹性顶尖，弹性顶尖的最大行程为8mm，可保证在熔覆过程中工件受热膨胀时沿轴向可进行伸缩，避免工件受热膨胀应力过大导致的变形；熔覆操作中采用分段熔覆技术，有效避免了热量过度集中和累积，使激光熔覆过程中细长工件受热分散，有效降低了细长工件的熔覆变形。本发明所述方法促进了激光熔覆技术在细长轴类工件表面处理工艺中的应用，具有广阔的推广应用前景。CN111020565ACN111020565A权利要求书1/3页1.一种针对细长轴类工件的激光熔覆装置，其特征在于，包括：熔覆床身（1）、床身尾座（2）、弹性顶尖（3）、导电嘴（5）、激光熔覆头（6）、卡盘（8）、床头（9）、送丝头（11）、送丝盘（12）和丝材加热电源（13），所述熔覆床身（1）的前端设置有床头（9），所述熔覆床身（1）的后端设置有床身尾座（2），所述床头（9）上设置有卡盘（8），所述卡盘（8）用于装夹细长轴类工件的一端，所述床身尾座（2）上设置有弹性顶尖（3），所述弹性顶尖（3）用于对细长轴类工件的另一端提供弹性顶紧作用，所述送丝头（11）和激光熔覆头（6）可沿细长轴类工件（4）表面按预定路径和速率移动，所述送丝头（11）的前端设置有导电嘴（5），缠绕于送丝盘（12）上的焊丝穿过送丝头（11）并经导电嘴（5）伸出至激光熔覆头（6）投射的激光束位置，所述送丝头（11）连接于丝材加热电源（13），焊丝穿过送丝头（11）后被预加热。2.一种针对细长轴类工件的激光熔覆方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将待处理的细长轴类工件的前端以夹装方式固定于激光熔覆床身的床头位置，将细长轴类工件的后端以弹性顶压方式顶紧于激光熔覆床身的床尾位置；步骤二、将焊丝在送丝头中进行预热后输出至激光熔覆头投射的激光束位置，并控制焊丝干伸长预定长度；步骤三、根据细长轴类工件的熔覆段长度进行如下分段熔覆操作：（1）对于熔覆段长度小于500mm的细长轴类工件，控制激光熔覆头从熔覆段的靠近床头的前端位置开始熔覆至熔覆段的靠近床尾的后端位置；（2）对于熔覆段长度在500-1000mm的细长轴类工件，将细长轴类工件的熔覆段平均分为三段，依序排列为床头段、中间段和床尾段，控制激光熔覆头先熔覆中间段，再熔覆靠近床头方向的床头段，最后熔覆靠近床尾方向的床尾段，每段的熔覆方式均为从靠近床头方向的一端开始熔覆至靠近床尾方向的另一端结束，且相邻两段连接的地方熔覆时形成预定长度的搭接段；（3）对于熔覆段长度大于1000mm的细长轴类工件，将细长轴类工件的熔覆段平均分为四段，依序排列为床头段、第一中间段、第二中间段和床尾段，控制激光熔覆头先熔覆靠近床头方向的第一中间段，再熔覆靠近床尾方向的床尾段，然后熔覆靠近床头方向的床头段，最后熔覆靠近床尾方向的第二中间段，每段的熔覆方式均为从靠近床头方向的一端开始熔覆至靠近床尾方向的另一端结束，且相邻两段连接的地方熔覆时形成预定长度的搭接段；步骤四、激光熔覆过程中控制送丝头维持预定焊丝干伸长并与激光熔覆头同步移动，焊丝吸收激光能量后熔化于细长轴类工件表面形成激光熔覆层。3.根据权利要求2所述的激光熔覆方法，其特征在于，其中步骤一中，细长轴类工件后端弹性顶压的弹性收缩量为8-10mm；其中步骤二中，焊丝在送丝头中以电阻加热方式进行预加热，加热电压≤5V、加热电流处于50-200A，且控制焊丝干伸长的长度为15-30mm。4.根据权利要求2或3所述的激光熔覆方法，其特征在于，其中步骤三根据细长轴类工件的熔覆段长度具体进行如下分段熔覆操作：（1）对于熔覆段长度小于500mm的细长轴类工件，控制激光熔覆头从熔覆段的靠近床头的前端位置开始，由前向后一次性螺旋熔覆至熔覆段的靠近床尾的