一种激光熔覆用操作平台装置的制作方法

本发明涉及一种高度角度可调、温度可控、废料可回收的激光熔覆用操作平台装置。

背景技术：

激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，此技术是在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化，与基体材料呈冶金结合的表面涂层的一种快速成型的方法。利用激光熔覆技术，可以获得任意复杂形状、力学性能良好、尺寸精度较高的功能件，适合在小批量、定制化的复杂功能件上应用。

激光熔覆成形技术在汽车、航空航天重要零件的加工制造、维修、复杂异形零件生产、研发中的快速模具制造、军工企业中对于高精端武器的研发制造等领域都有广泛的应用。

与其他表面强化技术相比，激光熔覆的优点有：

(1)冷却速度快，激光熔覆属于快速凝固过程，容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相，如非稳相、非晶态等；

(2)涂层稀释率低，与基体呈牢固的冶金结合或界面扩展结合，通过对激光工艺参数的调整，可以获得低稀释率的良好涂层，并且涂层成分和稀释度可控；

(3)热输入和畸变较小，尤其是采用高功率密度快速熔覆时，变形可降低到零件的装配公差内；

(4)粉末选择几乎没有任何限制，特别是在低熔点金属表面熔覆高熔点合金；

(5)熔覆层的厚度范围大；

(6)能进行选区熔覆，材料消耗少，具有卓越的性价比；

(7)工艺过程简单，易于实现自动化。

在激光熔覆过程中，粉末经同轴送粉喷嘴喷出送到基体表面，通过吸收激光能量熔化与基板吸收能量熔化共同形成熔池，喷嘴按照计算机控制的扫描路径运行，送粉器送达基材表面的粉末吸收光能不断熔化，然后快速凝固，从而实现成型制造，表面修复等。在整个加工过程中，存在如下几个缺陷：

1.在熔覆的过程中熔覆的工作平台不可移动，只有通过移动激光头的位置以寻找熔覆开始工作的原点位置，此调节操作需要通过机器人的手柄调节激光头的位置，需要肉眼瞄准位置然后进行原点校准，如果操作不当会使得激光头撞击到加工操作平面，损坏激光头。另外，由于设备的限制，如需熔覆与水平方向成一定角度的工件时，由于没有支撑设备，此熔覆操作过程将无法进行；

2.激光熔覆的温度一般为1000℃左右，当熔覆的层数较少时，温度散热较快，随着层厚的逐渐增多，温度热量堆积现象也逐渐严重起来，进而导致工件上部的温度和热量堆积较高，在熔覆的过程中会出现“塌陷”现象，影响成型效果；

3.当送粉量和扫描速度达到一定的值时，激光头喷出的粉末速度较快，粉量又比较大，这时就会出现粉末“飞溅”的现象，“飞溅”出去的粉末又无法收集回来，粉末大量被浪费。

技术实现要素：

根据上述提出的技术问题，而提供一种激光熔覆用操作平台装置。

本发明采用的技术手段如下：

一种激光熔覆用操作平台装置，包括升降台和冷却箱体；

所述冷却箱体的内底设有向所述冷却箱体的顶部延伸的隔板管，所述隔板管的顶部开口，所述冷却箱体的内壁与所述隔板管的外壁之间设有冷却液腔，所述冷却箱体的侧壁设有与所述冷却液腔连通的冷却液进口Ⅰ和冷却液进口Ⅱ，所述冷却箱体的顶部设有两个与所述冷却液腔连通的冷却液出口；

所述升降台包括与所述冷却箱体的内底贴合的下平面，熔覆用平台和位于所述下平面和所述熔覆用平台之间的四个升降装置；

所述升降装置包括与所述下平台上表面连接的支撑杆Ⅰ，与所述熔覆用平台下表面连接的万向轴和与所述万向轴连接的支撑杆Ⅱ；

所述支撑杆Ⅰ套接在所述支撑杆Ⅱ上，所述支撑杆Ⅱ的外壁设有沿所述支撑杆Ⅱ的轴线方向延伸的滑道，所述支撑杆Ⅰ上设有与所述滑道相匹配的滑槽，所述支撑杆Ⅰ的外壁设有用于固定所述滑道的固定装置。

通过所述升降装置的设置可以实现所述熔覆用平台的升降倾斜，操作方便简单。

所述冷却箱体的侧壁包括侧壁Ⅰ和位于所述侧壁Ⅰ对侧的侧壁Ⅱ，所述侧壁Ⅰ的底角设有所述冷却液进口Ⅰ，所述侧壁Ⅱ的底角设有所述冷却液进口Ⅱ，所述冷却液进口Ⅰ和所述冷却液进口Ⅱ呈对角设置，两个所述冷却液出口分别位于所述冷却液进口Ⅰ和所述冷却液进口Ⅱ之间且呈对角设置。

冷却液从所述冷却液进口Ⅰ和所述冷却液进口Ⅱ流进所述冷却液腔，从两个所述冷却液出口流出，此种设计使得冷却换热效果更好，随着激光熔覆的进行，工件的温度逐渐升高，当工件熔覆到一定高度时，随着热量的堆积就会出现“塌陷”状况，所述冷却箱体的设置是为了降低熔覆过程中的周围环境温度以防止此现象的出现。

所述隔板管具有向所述冷却箱体外延伸的延伸部。

所述延伸部高出所述冷却箱体，防止熔覆过程中粉末的飞溅，挡住飞溅出去的粉末，熔覆结束后可以将这些粉末收集、筛选、再利用，实现材料的循环使用。

所述滑道包括多个截面呈三角形的齿；

所述固定装置为调整扳手，所述调整扳手呈类S状，所述调整扳手的下端设有下压部，所述调整扳手的中部通过轴与所述支撑杆Ⅰ的外壁铰接，所述轴上设有使所述调整扳手复位的扭转弹簧，所述调整扳手的上端设有限位凸起，所述限位凸起与相邻所述齿的齿间相匹配，所述支撑杆Ⅰ的外壁设有所述限位凸起穿过的通孔。

按下所述下压部，所述限位凸起与所述滑道分离，选定所述下平面上表面与所述熔覆用平台下表面之间的间距以及所述熔覆用平台的倾斜角度后，松开所述下压部，所述调整扳手在所述扭转弹簧的作用下复位，所述限位凸起穿过所述通孔将所述滑道固定，同时，所述万向轴的设置可以实现所述熔覆用平台的倾斜转动。

所述齿的个数为40，相邻所述齿的齿间间距为2mm，所述下平面上表面与所述熔覆用平台下表面之间的间距最大为180mm，最小为100mm。

所述支撑杆Ⅱ为实体结构。

所述万向轴包括底部与所述熔覆用平台下表面连接的大万向轴叉和底部通过销轴Ⅰ与所述大万向轴叉的叉口连接的小万向轴叉，所述小万向轴叉的叉口通过销轴Ⅱ与所述支撑杆Ⅱ的上端连接。

四个所述升降装置呈2×2矩阵排列。

本发明的优点及积极效果为：

本发明的装备关系简单，通过升降装置的设置可以实现熔覆用平台的升降倾斜，通过万向轴的设置可以实现熔覆用平台的倾斜转动，操作方便简单；

冷却液从位于冷却箱体下部的冷却液进口Ⅰ和冷却液进口Ⅱ流进冷却液腔，从位于冷却箱体上部的两个冷却液出口流出，保证熔覆过程的环境温度，防止熔覆层“塌陷”现象的出现；

隔板管的延伸部高出冷却箱体，可以挡住熔覆过程中“飞溅”出来的粉末，起到收集粉末的作用，收集回来的粉末可以回收、筛选、再利用，实现材料的循环利用，响应绿色制造的号召；

本发明结构简单，操作方便，且制造成本低，可以改善激光熔覆过程中存在的缺陷问题，适合推广使用。

基于上述理由本发明可在激光熔覆等领域广泛推广。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的具体实施方式中一种激光熔覆用操作平台装置的结构示意图。

图2是本发明的具体实施方式中冷却箱体的结构示意图。

图3是本发明的具体实施方式中升降台的结构示意图。

图4是本发明的具体实施方式中升降装置的结构示意图。

图5是本发明的具体实施方式中升降装置的爆炸图。

具体实施方式

如图1-图5所示，一种激光熔覆用操作平台装置，包括升降台和冷却箱体1；

所述冷却箱体1的内底设有向所述冷却箱体1的顶部延伸的隔板管11，所述隔板管11的顶部开口，所述冷却箱体1的内壁与所述隔板管11的外壁之间设有冷却液腔，所述冷却箱体1的侧壁设有与所述冷却液腔连通的冷却液进口Ⅰ12和冷却液进口Ⅱ，所述冷却箱体1的顶部设有两个与所述冷却液腔连通的冷却液出口13；

所述升降台包括与所述冷却箱体1的内底贴合的下平面2，熔覆用平台3和位于所述下平面2和所述熔覆用平台3之间的四个升降装置4；

所述升降装置4包括与所述下平台2上表面连接的支撑杆Ⅰ41，与所述熔覆用平台3下表面连接的万向轴42和与所述万向轴42连接的支撑杆Ⅱ43；

所述支撑杆Ⅰ41套接在所述支撑杆Ⅱ43上，所述支撑杆Ⅱ43的外壁设有沿所述支撑杆Ⅱ43的轴线方向延伸的滑道431，所述支撑杆Ⅰ41上设有与所述滑道431相匹配的滑槽，所述支撑杆Ⅰ41的外壁设有用于固定所述滑道431的固定装置。

所述冷却箱体1的侧壁包括侧壁Ⅰ14和位于所述侧壁Ⅰ14对侧的侧壁Ⅱ(即所述侧壁Ⅱ与所述侧壁Ⅰ14相对)，所述侧壁Ⅰ14的底角设有所述冷却液进口Ⅰ12，所述侧壁Ⅱ的底角设有所述冷却液进口Ⅱ，所述冷却液进口Ⅰ12和所述冷却液进口Ⅱ呈对角设置，两个所述冷却液出口13分别位于所述冷却液进口Ⅰ12和所述冷却液进口Ⅱ之间且呈对角设置。

所述隔板管11具有向所述冷却箱体1外延伸的延伸部111。

所述滑道431包括多个截面呈三角形的齿；

所述固定装置为调整扳手44，所述调整扳手呈类S状，所述调整扳手44的下端设有下压部441，所述调整扳手44的中部通过轴442与所述支撑杆Ⅰ41的外壁铰接，所述轴442上设有使所述调整扳手44复位的扭转弹簧443，所述调整扳手44的上端设有限位凸起444，所述限位凸起444与相邻所述齿的齿间相匹配，所述支撑杆Ⅰ41的外壁设有所述限位凸444起穿过的通孔411。

所述齿的个数为40，相邻所述齿的齿间间距为2mm，所述下平面2上表面与所述熔覆用平台3下表面之间的间距最大为180mm，最小为100mm。

所述支撑杆Ⅱ43为实体结构。

所述万向轴42包括底部与所述熔覆用平台下表面连接的大万向轴叉421和底部通过销轴Ⅰ422与所述大万向轴叉421的叉口连接的小万向轴叉423，所述小万向轴叉423的叉口通过销轴Ⅱ424与所述支撑杆Ⅱ43的上端连接。

四个所述升降装置4呈2×2矩阵排列。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。