专利名称：一种以yag激光器为光源的机车曲轴激光熔覆系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光熔覆技术，具体为一种以YAG激光器为光源的机车曲轴激光 熔覆系统。
背景技术：
在铁路运输中，机车承担了重要的客运和货运牵引任务。随着国民经济的高速发 展，铁道交通正向高速、重载的方向发展，同时，由于运行条件的提高，这些零部件的受力状 态更加恶劣，加速了其失效的速度，缩短了零部件的使用寿命。曲轴是内燃机上最重要的部 件，其在工作过程中承受大的弯曲和扭动应力，使得轴颈磨损和疲劳断裂成为曲轴的常见 破坏形式，由于这些破坏形式起源于表面，因此对于曲轴的表面强化和修复显得尤为重要。目前，对曲轴的表面进行强化和修复方法有中高频感应淬火、渗氮处理和氮碳共 渗、喷丸强化以及镀铁。然而上述表面处理方法虽然能提高耐磨性，但涂层与曲轴结合强度 不好，而且由于局部应力集中而产生裂纹或涂层剥落，在一定程度上降低了其应用效果。激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷，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 表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。相比上述的几种对曲轴的表面进行强化和修复方 法，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，目前激光熔覆中广泛应用的有C02激光器，固体激光器，但半导体激光器与其 相比有明显的优越性，例如YAG激光器。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种以YAG激光器为光源的机车曲轴激光熔覆系统。为达到上述目的，本实用新型采用如下技术手段本实用新型一种以YAG激光器为光源的机车曲轴激光熔覆系统由激光产生装置、 冷却装置和激光加工头支撑运动装置三部分组成。激光产生装置由总电源(1)、YAG激光发生器(2)、激光头(13)、光纤(16)、电缆 (17)、激光电源(18)组成；其特征在于，激光总电源(1)通过电缆(17)连接激光电源(18)， 激光电源(18)连接YAG激光发生器(2)，并为其供电，YAG激光发生器(2)可以直接连接激 光头(13)，也可以通过光纤(16)再连接激光头(13)。冷却装置由水管(19)、水循环机(20)组成；其特征在于，水循环机(20)接通水管 (19)连接到YAG激光发生器(2)。激光加工头支撑运动装置由立柱(3)、筋板(4)、丝杠(5)、轴承(6)、螺母(7)、固定 横梁(8)、移动横梁(9)、卡具(10)、X向移动调节(11)、Y向移动调节(12)、支撑柱(14)、底 座(15)组成，其特征在于立柱(3)置于底座(15)中间，支撑柱(14)位于下部，连接加固 立柱(3)和底座(15)；以上所述的机构共两套，由固定横梁(8)连接两立柱(3)在中上部， 固定横梁(8)的上方或下方设有两端套在立柱(3)上的移动横梁(9)，由两端的螺丝固定其位置；筋板(4)共 两个，分别设置在移动横梁(9)的对侧，连接和加固固定横梁(8)和立柱 (3)；丝杠(5) —端固定在移动横梁(9)中间，中部设有螺母(7)，另一端通过轴承(6)穿过 固定横梁(8)中间；卡具(10)固定在移动横梁(9)的一侧，卡具(10)另一面连接X向移动 调节(11)，X向移动调节(11)垂直连接Y向移动调节(12)，X向移动调节(11)和Y向移动 调节(12)均由轨道和滑块组成。本实用新型一种以YAG激光器为光源的机车曲轴激光熔覆系统，其主要原理在 于，激光加工头支撑运动装置通过Y向移动调节(12)的滑块装载激光头(13)或YAG激光 发生器(2)，实现激光头(13)或是YAG激光发生器(2)的三维运动，X、Y、Z的运动还可由 数控系统控制；在有缺陷的曲轴表面预置粉末或激光器自动送粉装置把铁基或镍基自熔合 金粉末熔覆在工件表面，YAG激光发生器(2)发出的光束通过硬光路或光纤进行传输，通过 聚焦镜聚焦，照射到预制的粉末上，使其融化。相比已有技术，本实用新型的有益效果在于， 操作简单，性价比高，尤其是可以通过铁路系统普遍采用的磁粉探伤的检测。
图1为本实用新型实例1所述系统的结构主视图图2为本实用新型实例1所述系统激光加工头支撑运动装置的侧视图图3为本实用新型实例2所述系统的结构主视图图4为本实用新型实例2所述系统激光加工头支撑运动装置的侧视图图中总电源1、YAG激光器2、立柱3、筋板4、丝杠5、轴承6、螺母7、固定横梁8、 移动横梁9、卡具10、X向移动调节11、Y向移动调节12、激光头13、支撑柱14、底座15、光 纤16、电缆17、激光电源18、水管19、水循环机20、工件2具体实施方式
实例1本实用新型一种以YAG激光器为光源的机车曲轴激光熔覆系统采用软光路时， 既用光纤传输激光时，如图1、图2所示，其包括由总电源(1)、YAG激光发生器(2)、激光 头(13)、光纤(16)、电缆(17)、激光电源(18)组成激光产生装置和由水管(19)、水循环机 (20)组成的冷却装置，以及由立柱(3)、筋板(4)、丝杠(5)、轴承(6)、螺母(7)、固定横梁 (8)、移动横梁(9)、卡具(10)、X向移动调节(11)、Y向移动调节(12)、激光头(13)、支撑 柱(14)、底座(15)组成的激光加工头支撑运动装置。激光加工头支撑运动装置中移动横 梁(9)位于固定横梁⑶下方，既进行吊装操作，激光从YAG激光发生器⑵中产生后，经 过光纤(16)从固定在Y向移动调节(12)滑块上的激光头(13)射出，对工件(21)进行加 工，其运动控制为，Z方向的运动由移动横梁(9)、丝杠(5)、螺母(7)控制，X向运动由X向 移动调节(11)控制，Y向运动由Y向移动调节(12)控制，X、Y、Z的运动还可由数控系统控 制。实例2本实用新型一种以YAG激光器为光源的机车曲轴激光熔覆系统采用硬光路时，如 图3、图4所示，其包括由总电源(1)、YAG激光发生器(2)、激光头(13)、电缆(17)、激光电源 (18)组成激光产生装置和由水管(19)、水循环机(20)组成的冷却装置，以及由立柱(3)、筋板(4)、丝杠(5)、轴承(6)、螺母(7)、固定横梁(8)、移动横梁(9)、卡具(10)、X向移动调节 (11)、Y向移动调节(12)、激光头(13)、支撑柱(14)、底座(15)组成的激光加工头支撑运动 装置。激光加工头支撑运动装置中移动横梁(9)位于固定横梁(8)上方，YAG激光发生器 (2)直接固定在Y向移动调节(12)滑块上，并由其提供支撑，既进行托装操作，激光由YAG 激光发生器(2)产生后直接从激光头(13)射出，对工件(21)进行加工，同样的，其运动控 制为，Z方向的运动由移动横梁(9)、丝杠(5)、螺母(7)控制，X向运 动由X向移动调节(11) 控制，Y向运动由Y向移动调节(12)控制，X、Y、Z的运动还可由数控系统控制。
权利要求1.一种以YAG激光器为光源的机车曲轴激光熔覆系统由激光产生装置、冷却装置和激 光加工头支撑运动装置三部分组成，其中激光产生装置由总电源(1)、YAG激光发生器O)、 激光头(13)、光纤(16)、电缆(17)、激光电源(18)组成；其特征在于，激光总电源⑴通过 电缆(17)连接激光电源(18)，激光电源(18)连接YAG激光发生器O)，并为其供电，YAG激 光发生器( 可以直接连接激光头(13)，也可以通过光纤(16)再连接激光头(13)。
2.如权利1所述的一种以YAG激光器为光源的机车曲轴激光熔覆系统，其中冷却装置 由水管(19)、水循环机00)组成；其特征在于，水循环机OO)接通水管(19)连接到YAG激 光发生器⑵。
3.如权利1所述的一种以YAG激光器为光源的机车曲轴激光熔覆系统，其中激光加工 头支撑运动装置由立柱(3)、筋板、丝杠(5)、轴承(6)、螺母(7)、固定横梁(8)、移动横 梁(9)、卡具(10)、X向移动调节(11)、Y向移动调节(12)、支撑柱(14)、底座(15)组成，其 特征在于立柱(3)置于底座(15)中间，支撑柱(14)位于下部，连接加固立柱(3)和底座 (15)；以上所述的机构共两套，由固定横梁(8)连接两立柱C3)在中上部，固定横梁(8)的 上方或下方设有两端套在立柱C3)上的移动横梁(9)，由两端的螺丝固定其位置；筋板(4) 共两个，分别设置在移动横梁(9)的对侧，连接和加固固定横梁⑶和立柱(3)；丝杠(5) — 端固定在移动横梁(9)中间，中部设有螺母(7)，另一端通过轴承(6)穿过固定横梁(8)中 间；卡具(10)固定在移动横梁(9)的一侧，卡具(10)另一面连接X向移动调节(11)，X向 移动调节(11)垂直连接Y向移动调节(12)。
4.如权利1或3所述的一种以YAG激光器为光源的机车曲轴激光熔覆系统，其特征在 于，X向移动调节(11)和Y向移动调节(1 均由轨道和滑块组成。
5.如权利1或3所述的一种以YAG激光器为光源的机车曲轴激光熔覆系统，其特征在于，在Y向移动调节(1 的滑块上可以装载激光头(13)，也可以直接装载YAG激光发生器 ⑵。
6.如权利1或3所述的一种以YAG激光器为光源的机车曲轴激光熔覆系统，其特征在 于，激光加工头支撑运动装置中X、Y、Z三个方向的三维运动可由数控系统控制。
专利摘要本实用新型涉及激光熔覆技术，具体为一种以YAG激光器为光源的机车曲轴激光熔覆系统，由激光产生装置、冷却装置和激光加工头支撑运动装置三部分组成，其主要原理在于，激光加工头支撑运动装置通过Y向移动调节(12)的滑块装载激光头(13)或YAG激光发生器(2)，实现其三维运动，X、Y、Z的运动还可由数控系统控制；在有缺陷的曲轴表面预置粉末或激光器自动送粉装置把铁基或镍基自熔合金粉末熔覆在工件表面，YAG激光发生器(2)发出的光束通过硬光路或光纤进行传输，通过聚焦镜聚焦，照射到预制的粉末上，使其融化。本实用新型的有益效果在于，操作简单，性价比高，尤其是可以通过铁路系统普遍采用的磁粉探伤的检测。
文档编号C23C24/10GK201915147SQ201020532858
公开日2011年8月3日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者安兵 申请人:甘肃景程光电技术有限公司