泵体用环状部件内表面硬密封层的成型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对栗体用环状部件内表面硬密封层的成型方法，特别涉及一种利用激光粉末对栗体环状部件内表面硬密封层成型的旁轴送粉方法。
技术背景
[0002]栗阀产业是装备制造业中的一个重要部分。由于阀门工况条件复杂，常常需要在其表面制备一些具有特殊性能的改性层，如高温耐热、耐磨损、耐腐蚀涂层等。目前，提高栗阀表面性能的工艺技术主要有热喷涂、堆焊、钎焊和冷喷涂等，它们的缺点是容易开裂，热喷涂和钎焊技术还容易使改性层脱落。冷喷涂技术虽然没有热致不良影响，但运转成本高，可制备的涂层材料范围较窄。目前激光熔覆应用的大量采用同轴送粉方式，同轴送粉头在加工时与工件表面距离一般不超过5mm，而且同轴送粉头的尺寸较大，上部连接有大量的管线，无法进入工件的内部，所以一般的同轴送粉头不适合内壁激光熔覆，并且同轴送粉器对于粉末的利用率相对旁轴送粉的粉末利用率低。德国NUTECH公司开发了一种内壁激光专用同轴送粉头，这种同轴送粉头能伸进内壁最大达到500_，但是它的造价昂贵，价格是一般同轴送粉头的5-10倍，镜片的使用时间大约为500小时，焦距短，对镜片的损耗较大，而且一个镜片的价格也是很昂贵的，不适合于普通的应用场合。
[0003]旁轴送粉，经过激光镜头聚焦的光束通过空间传输到工件，一般与工件之间的距离达到200mm以上。合金粉采用细铜管送达工件表面熔池，送粉头的价格只有同轴送粉头的百分之一左右。实际应用中旁轴送粉采用的是自重送粉方式，粉末采用载气方式从送粉器出来，经过卸气装置将载气完全卸载掉，粉末以自重的方式喷射到熔池的位置，以自重的方式送粉要求送粉管的角度尽量垂直与地面，以保证在送粉头距离工件表面尽可能远的情况下，粉末还能在重力的作用下准确送入熔池，但是在栗用环状部件的加工中，受栗用环状部件内表面的限制，送粉管的不可能垂直于工件，为了尽可能深入工件内部进行激光熔覆，送粉头与垂线之间的角度往往大于45度，送粉头送出的粉在重力在作用下成抛物线送出，在送粉头与光斑有一定间距的情况下，导致粉末不能准确的送达熔池位置。
【发明内容】
[0004]鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种成本低廉，利用激光粉末对栗用环状部件内表面深度更深处也能准确的把粉料送达熔池位置进行硬密封层成型的栗体用环状部件内表面硬密封层的成型方法。
[0005]本发明所采用栗用环状部件内表面硬密封层的成型方法，是以如下方式实现的:一种对栗体用环状部件内表面硬密封层的成型方法，其特征在于采用旁轴送粉方式，在激光熔覆前采用与激光同轴的红光指示激光的照射位置，激光镜头和送粉嘴安装在机械臂上，环状部件安装在独立于机械臂的旋转轴上，包括如下步骤:
a、调整倾斜角度，根据环状部件内壁深度将激光镜头倾斜，让红光照射环状部件内表面，激光镜头与工件表面的法线夹角小于45度； b、继续调整激光镜头，使得红光的位置定位在环状部件内壁方位角120度至180度之间，以确定加工起点；
C、调整焦距，测量红光光斑与聚焦镜片之间的距离并根据测量距离调整好焦距；
d、调整送粉管的位置，将送粉管倾斜的安装在所述机械臂上，并调节送粉管角度，所述送粉管的延长线与红光在工件表面交汇在同一点；
e、调节载气量，打开送粉器开始送粉，调节安装在送粉管路上卸气孔的气阀，以控制载气量，使送出的粉成直线送入红光光斑所在的位置，关闭送粉器；
f、进行轨迹编程，环状部件转动的同时机械臂带动激光镜头沿旋转轴轴向向外侧运动，使得激光束在环状部件表面形成等距螺旋运动轨迹，并对其运动轨迹进行电脑编程；
h、加工，开启激光器和送粉器，按照确定的轨迹对栗体内表面进行激光熔覆。
[0006]其中，所述送粉嘴的嘴口直径为l_3mm。
[0007]所述粉末为钴基、铁基或镍基合金粉末。
[0008]所述送粉载气为氮气或氩气。
[0009]所述激光器的激光光斑为方光斑或圆光斑，激光输出功率为I一4千瓦，送粉率为8 — 30g/min，扫描速度为 2mm — 25mm/S，搭接率 40— 60%。
[0010]本发明中，采用旁轴送粉方式能在栗体用环状部件内表面深度更深处也能准确的把粉末送达熔池位置进行硬密封层成型，替代专用同轴送粉头，有效降低了加工成本。
【附图说明】
[0011]图1为实施本发明的一种装置示意图。
【具体实施方式】
[0012]以下结合实施例来详细说明本发明的对栗用环状部件内表面硬密封层的成型方法。
[0013]本发明采用旁轴送粉方式，在激光熔覆前采用与激光同轴的红光指示激光的照射位置，激光镜头和送粉嘴安装在机械臂上，环状部件安装在独立于机械臂的旋转轴上，
如图所示，栗体用的环状部件5为顺时针旋转。首先对激光镜头的倾斜角度进行调整，即对激光器I的激光镜头进行调整，让红光照射环状部件的内部，激光镜头与工件表面的法线夹角小于45度，并根据环状部件5内表面深度将镜头倾斜让同轴的红光进入环状部件5内表面照射到的最深处，也即是将激光束进行调整，让其进入环状部件5秒内照射到的最深处，所采用的激光束6为方光斑或圆光斑，激光输出功率为I一4千瓦；继续调整激光镜头，使得红光的位置定位在环状部件内壁方位角120度至180度之间，也即是将激光束6定位在环状部件5内表面120度至180度之间；同样的，如果环状部件逆时针旋转加工，则将激光束6定位在环状部件内表面240度至300度之间；这样以确定激光加工起点。然后调整焦距，测量红光光斑与聚焦镜片之间的距离并根据测量距离调整好焦距；本实施中，调整激光镜头的倾斜度时，是未开启激光器的，由于激光器未开启时，带有一个与激光束同轴的指示红光，因而，只要根据该指示红光来代替激光束调整即可。再调整送粉管的位置，即将送粉管倾斜的安装在所述机械臂的支架上，并调节送粉管角度，所述送粉管的延长线与红光在工件表面交汇在同一点；如此送粉管送出粉末成射线喷射到光斑所在的位置；其中送分管的送粉率为8 — 30g/min ;在送粉器的送粉管上卸气孔处配上一个卸气阀2，调节卸气阀2，控制其载气量，使得送粉管送出的粉末成直线喷射到光斑所在的位置，即可以准确的送到熔池的位置，保证了熔覆成型质量；关闭送粉器。其中送粉嘴的嘴口直径为l_3mm ;因为加工时镜头的焦距虽然较远，但是送粉嘴离部件表面还是较近的，而环状部件要加工的是内表面密封层，会有大量的热量通过反射传导在送粉嘴上，故而采用铜做送粉嘴可以加快对送粉嘴的冷却，嘴口直径为1-3_可以防止送粉嘴的堵塞。而环状部件转动的同时机械臂带动激光镜头沿旋转轴轴向向外侧运动，使得激光束在环状部件表面形成等距螺旋运动轨迹，并对该运动轨迹予以编程。最后开启激光器，就可以对栗体内表面硬密封层进行激光熔覆，将环状部件内表型成型为硬密封层。这种环状部件内表面按照上述方法进行激光熔覆后，当激光束从环状部件内表面能够到达的最深处，逐渐到环状部件的端面时，只要将环状部件换一个方向，再重复上述步骤即可对环状部件另一部分到内表面进行加工，就完成整个部件的内表面硬密封层的成型。本发明中的螺旋式的激光扫描方式，其扫描速度为2mm — 25mm/s，搭接率40— 60%对环状部件5内表面进行加工熔覆成型。本发明的这种成型方法，激光镜头离环状部件5内表面有较大的焦距，这样不仅减小了对镜片的损耗程度，并且这种旁轴送粉加工熔覆的深度比一般的同轴送粉器加工熔覆的深度更深，成本更为节约。
【主权项】
1.种对栗体用环状部件内表面硬密封层的成型方法，其特征在于采用旁轴送粉方式，在激光熔覆前采用与激光同轴的红光指示激光的照射位置，激光镜头和送粉嘴安装在机械臂上，环状部件安装在独立于机械臂的旋转轴上，包括如下步骤: a、调整倾斜角度，根据环状部件内壁深度将激光镜头倾斜，让红光照射环状部件内表面，激光镜头与工件表面的法线夹角小于45度； b、继续调整激光镜头，使得红光的位置定位在环状部件内壁方位角120度至180度之间，以确定加工起点； C、调整焦距，测量红光光斑与聚焦镜片之间的距离并根据测量距离调整好焦距； d、调整送粉管的位置，将送粉管倾斜的安装在所述机械臂上，并调节送粉管角度，所述送粉管的延长线与红光在工件表面交汇在同一点； e、调节载气量，打开送粉器开始送粉，调节安装在送粉管路上卸气孔的气阀，以控制载气量，使送出的粉成直线送入红光光斑所在的位置，关闭送粉器； f、进行轨迹编程，环状部件转动的同时机械臂带动激光镜头沿旋转轴轴向向外侧运动，使得激光束在环状部件表面形成等距螺旋运动轨迹，并对其运动轨迹进行电脑编程； h、加工，开启激光器和送粉器，按照确定的轨迹对栗体内表面进行激光熔覆。2.根据权利要求1所述的一种栗体用环状部件内表面硬密封层的成型方法，其特征在于所述送粉嘴的嘴口直径为l_3mm。3.根据权利要求1所述的一种栗体用环状部件内表面硬密封层的成型方法，其特征在于所述粉末为钴基、铁基或镍基合金粉末。4.根据权利要求1所述的一种栗体用环状部件内表面硬密封层的成型方法，其特征在于所述送粉载气为氮气或氩气。5.根据权利要求1所述的一种对栗体用环状部件内表面硬密封层的成型方法，其特征在于所述激光器的激光光斑为方光斑或圆光斑，激光输出功率为I一4千瓦，送粉率为8—30g/min，扫描速度为 2mm — 25mm/s，搭接率 40— 60%。
【专利摘要】本发明涉及一种对泵体用环状部件内表面硬密封层的成型方法，其特征在于采用旁轴送粉方式，调整激光镜头的倾斜角度，使得激光束照射位置在环状部件内壁方位角120度至180度之间，以确定加工起点；然后调整聚焦镜片的焦距，并调整送粉管的位置，使得送粉管的延长线与激光束交汇在工件表面的同一位置，再调整载气量，使得送粉器送出的粉末成直线进入上述交汇点，关闭送粉器后，对激光束在环状部件表面以等距螺旋运动轨迹进行电脑编程，最后开启激光器和送粉器，按确定的轨迹对泵体用环状部件内表面进行激光熔覆加工，形成泵体用环状部件内表面硬密封层。采用该方法在泵用环状部件的内表面深处也能准确的把粉料送达熔池位置，替代专用同轴送粉头，有效降低了加工成本。
【IPC分类】C23C24/10
【公开号】CN105039973
【申请号】CN201510558311
【发明人】吴旭浩, 吴斌, 陈开宇
【申请人】浙江久恒光电科技有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年9月6日