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专利名称：一种激光熔覆装置及激光熔覆成形方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202010443108.3

专利申请（专利权）人：新疆汇翔激光开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市独山子区大庆西路11号

专利发明（设计）人：朱金娇,王建利,孙传武,李蓉,黄黎明,许娇成,李晓兵,古卫华

专利摘要：本发明涉及激光熔覆技术领域，具体涉及一种激光熔覆装置及激光熔覆成形方法，包括上连接板、激光发射器和熔覆头，所述上连接板的顶面中心位置位置处固定有激光发射器，所述上连接板的底面中心固定有圆管，所述圆管的外壁套接固定有一号齿圈，所述圆管的底端转动套接有下固定板，所述下固定板底部固定有反光座，所述反光座的竖直截面为直角三角形。本发明中，通过设置多活动结构的下固定板、转动环和上连接箱，并在反光座内设置反光镜，通过一号驱动电机和二号驱动电机带动熔覆头进行角度调整，相比于固定式的激光熔覆装置，自身活动性能较强，结构简单，制造成本低，能够满足广大初级用户的生产需要，具有一定的市场应用前景。

主权利要求：
1.一种激光熔覆装置，其特征在于，包括上连接板(5)、激光发射器(6)和熔覆头(12)，所述上连接板(5)的顶面中心位置处固定有激光发射器(6)，所述上连接板(5)的底面中心固定有圆管，所述圆管的外壁套接固定有一号齿圈(7)，所述圆管的底端转动套接有下固定板(14)，所述下固定板(14)底部固定有反光座(2)，所述反光座(2)的竖直截面为直角三角形，所述反光座(2)的一侧壁固定有一号驱动电机(3)，所述一号驱动电机(3)的电机轴外壁卡接固定有与一号齿圈(7)啮合传动的一号主动齿轮(4)，反光座(2)的竖直面转动连接有转动环(1)，所述转动环(1)的外壁套接固定有二号齿圈(13)，所述反光座(2)的另一侧壁固定有二号驱动电机(8)，所述二号驱动电机(8)的电机轴外壁卡接固定有与二号齿圈(13)啮合传动的二号主动齿轮(9)，所述转动环(1)的端部固定有上连接箱(10)，所述上连接箱(10)的底部固定有下连接箱(11)，所述下连接箱(11)的底部固定有熔覆头(12)，所述反光座(2)的内部和上连接箱(10)的内部均固定有反射镜，两个反射镜相互平行；
所述熔覆头(12)包括与下连接箱(11)底部固定连接的连接座(1204)，所述连接座(1204)的底部固定有底座(1202)，所述底座(1202)的一侧壁固定有两个供粉管(1203)，所述底座(1202)的底部固定有与对应供粉管(1203)连通的出料管(1208)，所述底座(1202)与两个供粉管(1203)相对的侧壁中部固定有供气管(1205)，所述供气管(1205)的端部连接有与连接座(1204)内部连通的一号软管；
所述连接座(1204)对应出料管(1208)所在位置处转动连接有延伸至出料管(1208)内部的疏通杆(1211)，所述疏通杆(1211)位于出料管(1208)外的端部固定有二号锥齿轮(1210)，所述连接座(1204)的外壁对应二号锥齿轮(1210)所在位置处固定有三号驱动电机(1206)，所述三号驱动电机(1206)的电机轴固定有与二号锥齿轮(1210)啮合传动的一号锥齿轮(1209)。
2.根据权利要求1所述的一种激光熔覆装置,其特征在于，所述疏通杆(1211)的外壁固定有螺纹片。
3.根据权利要求1所述的一种激光熔覆装置,其特征在于，所述出料管(1208)包括与连接座(1204)固定连接的直管(12081)，所述直管(12081)的底部套接固定有弯管(12082)，所述疏通杆(1211)的端部套接固定有疏通弹簧。
4.根据权利要求1所述的一种激光熔覆装置,其特征在于，所述一号软管位于连接座(1204)内的端部固定有电磁阀，所述一号软管的侧壁连接有两个二号软管，两个所述二号软管的端部均连接有可伸缩供气的气顶杆(1207)，所述气顶杆(1207)固定在连接座(1204)的侧壁，且气顶杆(1207)的底端连接有防护半圆环(1201)，且气顶杆(1207)与防护半圆环(1201)连通。
5.根据权利要求4所述的一种激光熔覆装置,其特征在于，所述气顶杆(1207)包括与二号软管连接的上连接管(12071)，所述上连接管(12071)连接有外套管(12073)，所述外套管(12073)的内部滑动连接有活动管(12075)，所述活动管(12075)位于外套管(12073)内的端部固定有限压塞(12074)，所述外套管(12073)内设置有连接活动管(12075)的复位弹簧(12072)。
6.根据权利要求5所述的一种激光熔覆装置的激光熔覆成形方法,其特征在于，所述激光熔覆成形方法包括如下步骤：
1)将上连接板(5)通过螺栓与指定的载具进行连接，将外接的保护气体管与供气管(1205)连接，将外接的粉料输送管与供粉管(1203)进行连接；
2)控制一号驱动电机(3)带动一号主动齿轮(4)与一号齿圈(7)啮合，控制二号驱动电机(8)带动二号主动齿轮(9)与二号齿圈(13)啮合传动，从而控制熔覆头(12)对准指定焊接位置；
3)控制激光发射器(6)发射激光，经过反光镜反射后，激光对准指定焊接地点；
4)控制外接的保护气体管输送保护气体，控制外接的粉料输送管输送粉料，同时控制三号驱动电机(1206)工作，通过三号驱动电机(1206)带动疏通杆(1211)及其底部的疏通弹簧旋转，对粉料进行粉碎和输送，在激光高温作用下熔融，从而对焊接地点进行焊接。 说明书 : 一种激光熔覆装置及激光熔覆成形方法技术领域[0001] 本发明涉及激光熔覆技术领域，具体涉及一种激光熔覆装置及激光熔覆成形方法。背景技术[0002] 激光熔覆亦称激光熔敷或激光包覆，是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层。激光熔覆特点：熔覆层稀释度低但结合力强，与基体呈冶金结合，可显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化或电气特性，从而达到表面改性或修复的目的，满足材料表面特定性能要求的同时可节约大量的材料成本。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点，因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。[0003] 现有的激光熔覆装置在对金属表面进行加工时，通常与工业机械人结合，通过设定参数从而对金属表面进行加工，激光熔覆装置自身活动性能较差，不能够满足初级用户的生产需要，且现有的激光熔覆装置在潮湿环境下使用，易造成激光出粉管堵塞，并且激光熔覆在进行气体保护时，气体易造成粉料飞溅，影响粉料利用率。发明内容[0004] 为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种激光熔覆装置及激光熔覆成形方法，通过设置多活动结构的下固定板、转动环和上连接箱，并在反光座内设置反光镜，通过一号驱动电机和二号驱动电机带动熔覆头进行角度调整，相比于固定式的激光熔覆装置，自身活动性能较强，结构简单，制造成本低，能够满足广大初级用户的生产需要，具有一定的市场应用前景；通过三号驱动电机驱动疏通杆及其底部连接的疏通弹簧旋转，能够实现对结团的粉末进行粉碎，粉料粉碎效率高，大大降低堵管几率；将气顶杆的底端连接有防护半圆环，将气顶杆的上连接管连接有外套管，在外套管的内部滑动连接有活动管，而活动管位于外套管内的端部固定有限压塞，同时将外套管内设置有连接活动管的复位弹簧，这样在进行激光熔覆时，对于表面平整的焊接对象，能够驱动气顶杆进行伸缩，从而对焊接部分进行围挡，有效降低粉料飞溅，提高粉料利用率。[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：[0006] 一种激光熔覆装置，包括上连接板、激光发射器和熔覆头，所述上连接板的顶面中心位置处固定有激光发射器，所述上连接板的底面中心固定有圆管，所述圆管的外壁套接固定有一号齿圈，所述圆管的底端转动套接有下固定板，所述下固定板底部固定有反光座，所述反光座的竖直截面为直角三角形，所述反光座的一侧壁固定有一号驱动电机，所述一号驱动电机的电机轴外壁卡接固定有与一号齿圈啮合传动的一号主动齿轮，反光座的竖直面转动连接有转动环，所述转动环的外壁套接固定有二号齿圈，所述反光座的另一侧壁固定有二号驱动电机，所述二号驱动电机的电机轴外壁卡接固定有与二号齿圈啮合传动的二号主动齿轮，所述转动环的端部固定有上连接箱，所述上连接箱的底部固定有下连接箱，下连接箱的底部固定有熔覆头，所述反光座的内部和上连接箱的内部均固定有反射镜，两个反射镜相互平行，通过两个反射镜对激光发射器射出的光线进行反射，从而将激光从熔覆头导出。[0007] 进一步在于：所述熔覆头包括与下连接箱底部固定连接的连接座，所述连接座的底部固定有底座，所述底座的一侧壁固定有两个供粉管，所述底座的底部固定有与对应供粉管连通的出料管，所述底座与两个供粉管相对的侧壁中部固定有供气管，所述供气管的端部连接有与连接座内部连通的一号软管，通过连接一号软管将外接的气体引入到连接座内，从而对激光熔覆过程进行保护。[0008] 进一步在于：所述连接座对应出料管所在位置处转动连接有延伸至出料管内部的疏通杆，所述疏通杆位于出料管外的端部固定有二号锥齿轮，所述连接座的外壁对应二号锥齿轮所在位置处固定有三号驱动电机，所述三号驱动电机的电机轴固定有与二号锥齿轮啮合传动的一号锥齿轮，通过设置疏通杆对出料管内的堆积的粉料进行疏导和粉碎。[0009] 进一步在于：所述疏通杆的外壁固定有螺纹片，通过设置螺纹片起到粉碎和疏导的作用。[0010] 进一步在于：所述出料管包括与连接座固定连接的直管，所述直管的底部套接固定有弯管，所述疏通杆的端部套接固定有疏通弹簧，通过设置疏通弹簧能够适应弯管进行弯曲，从而进一步疏通。[0011] 进一步在于：所述一号软管位于连接座内的端部固定有电磁阀，通过设置电磁阀能够对一号软管进行开关控制，所述一号软管的侧壁连接有两个二号软管，两个所述二号软管的端部均连接有可伸缩供气的气顶杆，所述气顶杆固定在连接座的侧壁，且气顶杆的底端连接有防护半圆环，且气顶杆与防护半圆环连通，通过两个二号软管能够对一号软管内的气体进行导向。[0012] 进一步在于：所述气顶杆包括与二号软管连接的上连接管，所述上连接管连接有外套管，所述外套管的内部滑动连接有活动管，所述活动管位于外套管内的端部固定有限压塞，所述外套管内设置有连接活动管的复位弹簧，通过将气顶杆设置成该结构，在低压状态时，能够通过复位弹簧带动活动管回收，在对平整面进行焊接时，能够通过关闭电磁阀驱动活动管伸长，从而实现围挡和气体保护的目的。[0013] 一种激光熔覆装置的激光熔覆成形方法,所述激光熔覆成形方法包括如下步骤：[0014] 1)将上连接板通过螺栓与指定的载具进行连接，将外接的保护气体管与供气管连接，将外接的粉料输送管与供粉管进行连接；[0015] 2)控制一号驱动电机带动一号主动齿轮与一号齿圈啮合，控制二号驱动电机带动二号主动齿轮与二号齿圈啮合传动，从而控制熔覆头对准指定焊接位置；[0016] 3)控制激光发射器发射激光，经过反光镜反射后，激光对准指定焊接地点；[0017] 4)控制外接的保护气体管输送保护气体，控制外接的粉料输送管输送粉料，同时控制三号驱动电机工作，通过三号驱动电机带动疏通杆及其底部的疏通弹簧旋转，对粉料进行粉碎和输送，在激光高温作用下熔融，从而对焊接地点进行焊接。[0018] 本发明的有益效果：[0019] 1、在通过上连接板的顶面中心位置处固定有激光发射器，将上连接板的底面中心的圆管外壁套接固定有一号齿圈，在下固定板底部的反光座的一侧壁固定有一号驱动电机，将一号驱动电机的电机轴外壁卡接固定有与一号齿圈啮合传动的一号主动齿轮，然后在反光座的竖直面转动连接有转动环，并在转动环的外壁套接固定有二号齿圈，通过反光座的另一侧壁固定的二号驱动电机带动二号主动齿轮与二号齿圈啮合传动，将转动环的端部依次固定有上连接箱、下连接箱和熔覆头，通过设置多活动结构的下固定板、转动环和上连接箱，并在反光座内设置反光镜，通过一号驱动电机和二号驱动电机带动熔覆头进行角度调整，相比于固定式的激光熔覆装置，自身活动性能较强，结构简单，制造成本低，能够满足广大初级用户的生产需要，具有一定的市场应用前景；[0020] 2、在连接座对应出料管所在位置处转动连接有延伸至出料管内部的疏通杆，通过连接座的外壁固定的三号驱动电机驱动带有螺纹片的疏通杆旋转，并将疏通杆的端部套接固定有疏通弹簧，通过设置该种结构，在激光熔覆作业过程中，通过三号驱动电机驱动疏通杆及其底部连接的疏通弹簧旋转，能够实现对结团的粉末进行粉碎，粉料粉碎效率高，大大降低堵管几率；[0021] 3、将一号软管位于连接座内的端部固定有电磁阀，一号软管的侧壁连接有两个二号软管，然后将两个二号软管的端部均连接有可伸缩供气的气顶杆，并将气顶杆固定在连接座的侧壁，然后将气顶杆的底端连接有防护半圆环，将气顶杆的上连接管连接有外套管，在外套管的内部滑动连接有活动管，而活动管位于外套管内的端部固定有限压塞，同时将外套管内设置有连接活动管的复位弹簧，这样在进行激光熔覆时，对于表面平整的焊接对象，能够驱动气顶杆进行伸缩，从而对焊接部分进行围挡，有效降低粉料飞溅，提高粉料利用率。附图说明[0022] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。[0023] 图1是本发明激光熔覆装置的结构示意图；[0024] 图2是本发明中激光熔覆装置的另一视角结构示意图；[0025] 图3是本发明中熔覆头的结构示意图；[0026] 图4是本发明中熔覆头的主视图；[0027] 图5是本发明中气顶杆的结构示意图；[0028] 图6是本发明中出料管的结构示意图。[0029] 图中：1、转动环；2、反光座；3、一号驱动电机；4、一号主动齿轮；5、上连接板；6、激光发射器；7、一号齿圈；8、二号驱动电机；9、二号主动齿轮；10、上连接箱；11、下连接箱；12、熔覆头；1201、防护半圆环；1202、底座；1203、供粉管；1204、连接座；1205、供气管；1206、三号驱动电机；1207、气顶杆；12071、上连接管；12072、复位弹簧；12073、外套管；12074、限压塞；12075、活动管；1208、出料管；12081、直管；12082、弯管；1209、一号锥齿轮；1210、二号锥齿轮；1211、疏通杆；13、二号齿圈；14、下固定板。具体实施方式[0030] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。[0031] 请参阅图1?6所示，一种激光熔覆装置，包括上连接板5、激光发射器6和熔覆头12，上连接板5的顶面中心位置处固定有激光发射器6，上连接板5的底面中心固定有圆管，圆管的外壁套接固定有一号齿圈7，圆管的底端转动套接有下固定板14，下固定板14底部固定有反光座2，反光座2的竖直截面为直角三角形，反光座2的一侧壁固定有一号驱动电机3，一号驱动电机3的电机轴外壁卡接固定有与一号齿圈7啮合传动的一号主动齿轮4，反光座2的竖直面转动连接有转动环1，转动环1的外壁套接固定有二号齿圈13，反光座2的另一侧壁固定有二号驱动电机8，二号驱动电机8的电机轴外壁卡接固定有与二号齿圈13啮合传动的二号主动齿轮9，转动环1的端部固定有上连接箱10，上连接箱10的底部固定有下连接箱11，下连接箱11的底部固定有熔覆头12，反光座2的内部和上连接箱10的内部均固定有反射镜，两个反射镜相互平行，通过两个反射镜对激光发射器6射出的光线进行反射，从而将激光从熔覆头2导出。[0032] 熔覆头12包括与下连接箱11底部固定连接的连接座1204，连接座1204的底部固定有底座1202，底座1202的一侧壁固定有两个供粉管1203，底座1202的底部固定有与对应供粉管1203连通的出料管1208，底座1202与两个供粉管1203相对的侧壁中部固定有供气管1205，供气管1205的端部连接有与连接座1204内部连通的一号软管，通过连接一号软管将外接的气体引入到连接座1204内，从而对激光熔覆过程进行保护,连接座1204对应出料管1208所在位置处转动连接有延伸至出料管1208内部的疏通杆1211，疏通杆1211位于出料管1208外的端部固定有二号锥齿轮1210，连接座1204的外壁对应二号锥齿轮1210所在位置处固定有三号驱动电机1206，三号驱动电机1206的电机轴固定有与二号锥齿轮1210啮合传动的一号锥齿轮1209，通过设置疏通杆1211对出料管1208内的堆积的粉料进行疏导和粉碎，疏通杆1211的外壁固定有螺纹片，通过设置螺纹片起到粉碎和疏导的作用。[0033] 出料管1208包括与连接座1204固定连接的直管12081，直管12081的底部套接固定有弯管12082，疏通杆1211的端部套接固定有疏通弹簧，通过设置疏通弹簧能够适应弯管12082进行弯曲，从而进一步疏通。[0034] 一号软管位于连接座1204内的端部固定有电磁阀，通过设置电磁阀能够对一号软管进行开关控制，一号软管的侧壁连接有两个二号软管，两个二号软管的端部均连接有可伸缩供气的气顶杆1207，气顶杆1207固定在连接座1204的侧壁，且气顶杆1207的底端连接有防护半圆环1201，且气顶杆1207与防护半圆环1201连通，通过两个二号软管能够对一号软管内的气体进行导向,气顶杆1207包括与二号软管连接的上连接管12071，上连接管12071连接有外套管12073，外套管12073的内部滑动连接有活动管12075，活动管12075位于外套管12073内的端部固定有限压塞12074，外套管12073内设置有连接活动管12075的复位弹簧12072，通过将气顶杆1207设置成该结构，在低压状态时，能够通过复位弹簧12072带动活动管12075回收，在对平整面进行焊接时，能够通过关闭电磁阀驱动活动管12075伸长，从而实现围挡和气体保护的目的。[0035] 一种激光熔覆装置的激光熔覆成形方法,激光熔覆成形方法包括如下步骤：[0036] 1)将上连接板5通过螺栓与指定的载具进行连接，将外接的保护气体管与供气管1205连接，将外接的粉料输送管与供粉管1203进行连接；[0037] 2)控制一号驱动电机3带动一号主动齿轮4与一号齿圈7啮合，控制二号驱动电机8带动二号主动齿轮9与二号齿圈13啮合传动，从而控制熔覆头12对准指定焊接位置；[0038] 3)控制激光发射器6发射激光，经过反光镜反射后，激光对准指定焊接地点；[0039] 4)控制外接的保护气体管输送保护气体，控制外接的粉料输送管输送粉料，同时控制三号驱动电机1206工作，通过三号驱动电机1206带动疏通杆1211及其底部的疏通弹簧旋转，对粉料进行粉碎和输送，在激光高温作用下熔融，从而对焊接地点进行焊接。[0040] 在通过上连接板5的顶面中心位置处固定有激光发射器6，将上连接板5的底面中心的圆管外壁套接固定有一号齿圈7，在下固定板14底部的反光座2的一侧壁固定有一号驱动电机3，将一号驱动电机3的电机轴外壁卡接固定有与一号齿圈7啮合传动的一号主动齿轮4，然后在反光座2的竖直面转动连接有转动环1，并在转动环1的外壁套接固定有二号齿圈13，通过反光座2的另一侧壁固定的二号驱动电机8带动二号主动齿轮9与二号齿圈13啮合传动，将转动环1的端部依次固定有上连接箱10、下连接箱11和熔覆头12，通过设置多活动结构的下固定板14、转动环1和上连接箱10，并在反光座2内设置反光镜，通过一号驱动电机3和二号驱动电机8带动熔覆头12进行角度调整，相比于固定式的激光熔覆装置，自身活动性能较强，结构简单，制造成本低，能够满足广大初级用户的生产需要，具有一定的市场应用前景；[0041] 在连接座1204对应出料管1208所在位置处转动连接有延伸至出料管1208内部的疏通杆1211，通过连接座1204的外壁固定的三号驱动电机1206驱动带有螺纹片的疏通杆1211旋转，并将疏通杆1211的端部套接固定有疏通弹簧，通过设置该种结构，在激光熔覆作业过程中，通过三号驱动电机1206驱动疏通杆1211及其底部连接的疏通弹簧旋转，能够实现对结团的粉末进行粉碎，粉料粉碎效率高，大大降低堵管几率；[0042] 将一号软管位于连接座1204内的端部固定有电磁阀，一号软管的侧壁连接有两个二号软管，然后将两个二号软管的端部均连接有可伸缩供气的气顶杆1207，并将气顶杆1207固定在连接座1204的侧壁，然后将气顶杆1207的底端连接有防护半圆环1201，将气顶杆1207的上连接管12071连接有外套管12073，在外套管12073的内部滑动连接有活动管12075，而活动管12075位于外套管12073内的端部固定有限压塞12074，同时将外套管12073内设置有连接活动管12075的复位弹簧12072，这样在进行激光熔覆时，对于表面平整的焊接对象，能够驱动气顶杆1207进行伸缩，从而对焊接部分进行围挡，有效降低粉料飞溅，提高粉料利用率。[0043] 工作原理：使用时，将上连接板5通过螺栓与指定的载具进行连接，然后将外接的保护气体管与供气管1205连接，将外接的粉料输送管与供粉管1203进行连接，控制一号驱动电机3带动一号主动齿轮4与一号齿圈7啮合，控制二号驱动电机8带动二号主动齿轮9与二号齿圈13啮合传动，从而控制熔覆头12对准指定焊接位置，控制激光发射器6发射激光，经过反光镜反射后，激光对准指定焊接地点；控制外接的保护气体管输送保护气体，控制外接的粉料输送管输送粉料，同时控制三号驱动电机1206工作，通过三号驱动电机1206带动疏通杆1211及其底部的疏通弹簧旋转，对粉料进行粉碎和输送，在激光高温作用下熔融，从而对焊接地点进行焊接，而操作的表面平整时，工作人员控制电磁阀关闭，将气体导向二号软管，使得二号软管内部增压，从而将活动管12075顶出，从而带动活动管12075底部的防护半圆环1201对焊接区域进行围挡，从而防止粉料的飞溅。[0044] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。[0045] 以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

专利地区：新疆

专利申请日期：2020-05-22

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN111455381B