一种熔覆轨迹可调的激光熔覆头构件.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CN106862770A(43)申请公布日2017.06.20(21)申请号201710139876.8(22)申请日2017.03.10(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市下城区潮王路18号浙江工业大学科技处(72)发明人胡晓冬姚建华骆芳吴国龙董刚黄利安科瓦连柯·弗拉季米尔阿里亚肯·迈克勒如斯勒·褚克(74)专利代理机构杭州天正专利事务所有限公司33201代理人王兵吴红斐(51)Int.Cl.B23K26/342(2014.01)B23K26/06(2014.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种熔覆轨迹可调的激光熔覆头构件(57)摘要一种熔覆轨迹可调的激光熔覆头构件，熔覆头安装在可驱动熔覆头沿竖直方向上下移动的竖直调节装置上，熔覆头内设有透镜，且透镜与熔覆头同轴设置；送粉管通过可调节送粉管与熔覆头之间的夹角大小的角度调节装置安装在熔覆头上，且送粉管的中轴线的延长线与熔覆头的中轴线的延长线相交；竖直调节装置包括固定设置的第一丝杠电机，熔覆头的外壁上设有与第一输出轴相配合的第一螺母，第一输出轴与第一螺母相啮合，以驱动熔覆头上下移动；角度调节装置包括第二丝杠电机和第二螺母，送粉管靠近出口的一端与熔覆头的外壁铰接，送粉管靠近进口的一端与第二螺母的外壁铰接，第二螺母与第二丝杠电机的第二输出轴相啮合。CN106862770ACN106862770A权利要求书1/1页1.一种熔覆轨迹可调的激光熔覆头构件，其特征在于：包括熔覆头，所述熔覆头安装在可驱动熔覆头沿竖直方向上下移动的竖直调节装置上，所述熔覆头沿竖直方向的上方设有激光入口，所述熔覆头沿竖直方向的下方设有激光出口；熔覆头内设有透镜，且透镜与所述熔覆头同轴设置；所述熔覆头外设有送粉管，送粉管通过可调节送粉管与熔覆头之间的夹角大小的角度调节装置安装在熔覆头上；送粉管的出口向下，且送粉管的中轴线的延长线与熔覆头的中轴线的延长线相交，以保证来自激光出口的激光束与来自送粉管的出口的粉体相聚；所述竖直调节装置包括固定设置的第一丝杠电机，所述第一丝杠电机的第一输出轴垂直向下，熔覆头的外壁上设有与所述第一输出轴相配合的第一螺母，所述第一输出轴与所述第一螺母相啮合，以驱动熔覆头上下移动；所述角度调节装置包括第二丝杠电机和第二螺母，所述送粉管靠近出口的一端与熔覆头的外壁铰接，所述送粉管靠近进口的一端与第二螺母的外壁铰接，所述第二螺母与第二丝杠电机的第二输出轴相啮合，且所述第二输出轴水平设置。2CN106862770A说明书1/5页一种熔覆轨迹可调的激光熔覆头构件技术领域[0001]本发明涉及一种熔覆轨迹可调的激光熔覆头构件。背景技术[0002]同轴熔覆头是一种常用的激光熔覆加工工具，传统的同轴熔覆头的结构为：以通过中轴线的固定透镜组汇聚激光束，以沿同一中轴线对称分布的送粉流道实现粉末流的汇聚，激光束与粉末流都汇聚到同一轴线上。这种传统的同轴熔覆头的激光汇聚焦点和粉末汇聚点都是固定的，因此，不能在一条熔覆轨迹上实现不同位置处截面宽度的调整与变化。[0003]叶片等薄壁复杂零件具有壁薄、截面轨迹复杂、截面宽度随轨迹变化的特点，采用传统同轴熔覆头进行该类零件的熔覆制造与再制造修复时，由于熔覆轨迹的宽度不能调整，往往需要在同一层面上多次搭接，这样增加了热循环的加工次数，既不利于质量控制又降低了效率。为了实现激光熔覆过程中光斑大小的调节，德国弗朗霍夫激光研究所(ILT)设计了移动透镜组结构的熔覆头，其工作原理如图1所示：在加工过程中，熔覆头2’的激光出口距离加工平面的距离(H’)不改变，粉末输送装置3’的输送角度α’也不改变；但是，在加工运动轨迹的不同位置处，通过采用由丝杠电机7’和螺母6’构成的直线位移调整装置带动透镜4’沿其中轴线上下移动，以改变透镜4’与熔覆头2’的激光出口的距离(L’)，从而改变加工过程中激光束1’汇聚的焦点，以实现同一加工平面上不同位置处汇聚光斑5’的直径(D’)大小的调节。[0004]德国弗朗霍夫激光研究所的上述方法虽然能够通过改变轨迹上不同位置的光斑尺寸实现熔覆轨迹宽度的变化，但并没有在改变光斑尺寸的同时根据熔覆宽度的变化调整粉末输送量和粉末输送的位置，这会造成熔覆轨迹高度的起伏和截面形状的不稳定；另外，由于大功率激光束通过透镜会造成透镜上热量的集聚，该方案采用伺服电机带动透镜移动的方案，不利于在熔覆头内部较小的空间内布置散热装置，因此会限制通过透镜的激光光束的功率。发明内容[0005]为克服背景技术中存在的缺陷，本发明旨在提供一种激光熔覆过程中熔覆轨迹宽度可调且不会造成熔覆层高低起伏和截面形状不稳定的熔覆轨迹可调的激光熔覆头构件。[0006]将本发明应用于激光熔覆装置中