专利名称：内孔表面激光强化处理机水冷却及气流保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种内孔表面激光强化处理机水冷却及气流保护装置，背景技术它属于机械领域。
采用激光束扫描轨迹对内孔表面的激光强化处理，具有高速高效、强韧性高、变形小等一系列显著优点，使处理表面的耐磨性和疲劳强度显著提高，使用寿命延长。在汽车制造和汽修行业中激光强化汽缸体(套)内表面得到广泛应用，取得良好的社会和经济效益。
由于激光是一种高能束流，在激光束的垂直截面上集聚有很高的能量密度，因此传递激光的光学器件(聚焦镜和反射镜)，通常都用水套。在循环水流中带走热量、保护器件以及避免温度升高造成的透镜效应对光束质量的影响。现有技术，如专利号“98201914.9”名称为“机械式正弦波缸体激光淬火机床”虽采用激光束完成扫描运动，但只有通气冷却。专利号“93208888.0”名称为“缸套激光淬火机床”虽有水套对聚焦透镜进行水冷却保护，但没有对反射镜13的水冷却。而且激光束扫描轨迹不能旋转仅限于直线位移。激光束扫描轨迹的旋转位移，通常借助工作台旋转来实现，这种方式的缺点是对于大的缸体和大的缸套，尤其缸体的不平衡质量对扫描速度的提高以及扫描速度的均匀性均会带来影响，使激光强化的效果受到制约。理想的技术方案应该是激光束扫描轨迹既能直线位移又能旋转位移，即由激光束完成合成扫描轨迹，目前市场上现有的缸孔(套)激光热处理机或激光加工系统只有直线位移，其问题在于至今尚未解决旋转位移下的水冷却及气流保护问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种内孔表面激光强化处理机水冷却、气流保护装置。
本实用新型解决技术问题的技术方案如下内孔表面激光强化处理机水冷却及气流保护装置，它包括喷咀14，其特征是还包括固定在轴承座2下端的密封圈座5、固定在密圈座5上的密封圈9、固定在密封圈座5上的间隔环11、空腔a、b、c、d、固定在密封圈座5上的进水管10、出水管10′、进气管10″、气孔16。
与现有技术相比，本实用新型的优点是(1)不仅对旋转运动下的聚焦镜实现了水冷却保护，而且对反射镜也实现了水冷却保护；(2)实现了激光束扫描轨迹旋转位移下的水冷却保护和气流保护，为提高激光强化处理的速度和质量创造了良好条件；(3)为设计激光束扫描的独立装置提供了条件。
图1为本实用新型内孔表面激光强化处理机水冷却及气流保护装置示意图图1中 A-激光束1-支承板 2′-轴承2-轴承座3-上镜筒4-旋转轴 5-密封圈座6-聚焦镜7-弹簧垫片8-螺母 9-密封圈
10-进水管10′-出水管10″-进气管11-间隔环12-下镜筒 13-反射镜14-喷咀 15-工件a、b、c、d、-空腔具体实施方式
如图1所示，激光束A从顶孔入射，内装上镜筒3的旋转轴4，下端与下镜筒12相连。上镜筒3内用螺母8和弹簧垫片7固定聚焦透镜6，下镜筒12下端部用螺钉固定45°安装的反射镜13，激光束A经聚焦镜6聚焦至反射镜13反射后从喷咀14射出，到工件15内表面形成激光强化处理光斑。当旋转轴4转动时激光束A就扫描工件15内表面，进行强化处理。
水冷却保护旋转轴4由轴承2′定位与轴承座2联结，轴承座2用螺钉与支承扳1固定，在轴承座2下端用螺母固定了密封圈座5，密封圈座5上、下装有四组标准的密封圈9，通过密封圈5的轴肩和间隔环11，将密封圈座5与旋转轴4之间的空间分成三个互相密封的空腔a、b和c，在密封圈座5的上、下分别装有进水管10、出水管10′、进气管10″三个管接头，进水管10引入自来水先进入a腔冷却聚焦镜6，a腔长度应根据聚焦镜6调节的需要确定，进水在a腔下端经旋转轴4的进水通道流入下镜筒12上与旋转轴对接的通道进入下端的d腔，冷却反射镜13。再经下镜筒12的出水孔上行至旋转轴4对接的通道至b腔，从出水管10′流出吸热后的水。
气流保护激光强化处理时工件表面溅射出的物质常会对反射镜13甚至聚焦透镜6造成污染，影响激光束A的传输和加工效能，通常用具有一定压力的保护气体从喷咀14喷出，以抑制反喷污染，保护气体可以是压缩空气，也可以是惰性气体，以0.4～0.6兆帕压力从进气管10″进入，再通过在旋转轴4的c腔区域选择无通道的位置开有3～6个气孔16，把保护气体导入旋转轴4的聚焦镜6和反射镜13之间的空腔内，并从喷咀14喷出。
本装置上述主要零件均为园筒形，为了保证冷却效果，尽可能选择导热性能好，摩擦系数低、不易被腐蚀的材料，如防锈铝，铅黄铜等材料。本装置可适用于气缸体(套)内孔表面激光强化处理设备和专用机床。
权利要求1.一种内孔表面激光强化处理机水冷却及气流保护装置，它包括喷咀(14)，其特征是还包括固定在轴承座(2)下端的密封圈座(5)、固定在密封圈座(5)上的密封圈(9)、固定在密封圈座(5)上的间隔环(11)、空腔(a)，(b)，(c)，(d)、固定在密封圈座(5)上的进水管(10)、出水管(10′)、进气管(10″)、气孔(16)。
2.根据权利要求1所述的内孔表面激光强化处理机水冷却及气流保护装置，其特征是所述的密封圈(9)上、下装有四组。
3.根据权利要求1或2所述的内孔表面激光强化处理机水冷却及气流保护装置，其特征是所述的空腔(a)、(b)、(c)为三个互相密封的空腔，(a)腔与(d)腔连通。
4.根据权利要求3所述的内孔表面激光强化处理机水冷却及气流保护装置，其特征是所述的气孔(16)为3～6个。
专利摘要本实用新型提供一种内孔表面激光强化处理机水冷却及气流保护装置,属于机械领域,它通过密封圈座、密封圈、间隔环、三个互相密封的空腔和下端空腔、进水管、出水管、进气管、气孔和喷嘴,实现了激光束扫描轨迹旋转位移下的水冷却保护和气流保护,为提高激光强化处理的速度和质量创造了良好条件,可适用于气缸体(套)内孔表面的激光强化处理设备和专用机床。
文档编号B23Q11/12GK2488635SQ0125285
公开日2002年5月1日 申请日期2001年8月2日 优先权日2001年8月2日
发明者张光钧, 陈昌锡, 谢卫华, 曹永上, 柴洪钧, 戴建强, 奚文龙, 邹昌谷, 王慧萍 申请人:上海工程技术大学