一种高刚度内壁激光熔覆头的制作方法

本发明涉及用一种高刚度内壁激光熔覆头。

背景技术：

激光熔覆技术是指通过激光辐照将选定的合金粉末熔化，然后在被加工基体表面上快速凝固形成稀释率较低且具有良好冶金结合的表面涂层。目前激光熔覆技术已经成为新材料制备、金属零部件快速直接制造、失效金属零部件修复的重要手段之一。采用激光熔覆可以显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等特性。

随着激光熔覆技术的普及并深入机械制造领域，修复的范围不再是简单的外表面，而是形状不一的内部轮廓，如呈梯形等规则或其他无规则形状的内壁、以及直径不低于55mm的内孔等。

内壁激光熔覆技术作为一种新型加工工艺，由于本身的工艺特点，可以对孔类零部件内壁进行加工。然而在实际的加工过程中，由于内壁激光熔覆头固定在机床上，通过机床运动实现加工，这样就导致在熔覆过程中细长的内壁激光熔覆头会发生晃动，从而影响熔覆层的成形质量。

因此，提高细长内壁激光熔覆头的刚度显得尤为重要。然而，当前市场上尚未有可以加工细长内壁的高刚度内壁激光熔覆头，本专利针对激光内壁熔覆发明了一种高刚度内壁激光熔覆头装置。

技术实现要素：

本发明旨在解决孔类零部件内壁激光熔覆过程中细长内壁激光熔覆头出现晃动，进而影响到熔覆层成形质量的问题，提供一种具有良好刚度的细长内壁激光熔覆头。

本发明的高刚度内壁激光熔覆头，包括：光学腔2内自顶部到尾部依次装有准直系统3、聚焦镜4、传输通道5、反射镜6、出光口，反射镜6装在光学腔2尾部且与光学腔2的纵轴线成45°，反射镜6对准出光口；传输通道5尾端外部装有水冷装置7、送粉头8、高刚度支撑装置9；光纤接口1一侧安装在光学腔2顶部，另一侧与光纤相连；光纤光源o依次通过准直系统3准直、聚焦镜4聚焦后，进入固定于光学腔2尾部的传输通道5内部，经传输通道5尾端内部安装的45°反射镜6反射后通过出光口输出。

高刚度支撑装置9，由抱箍91、弹性伸缩杆92、万向滚轮93组成。抱箍91呈圆环形，抱箍91闭合锁紧在内壁激光熔覆头传输通道5上，抱箍91的外壁的圆周上均布有三个弹性伸缩杆92，弹性伸缩杆92的外端装有万向滚轮93，万向滚轮93在加工试件内壁滚动。

优选地，抱箍91由两个半圆片通过法兰连接而成。

优选地，弹性可调式伸缩杆92包括一级套筒和二级套筒，二级套筒可滑动地套在一级套筒内，一级套筒和二级套筒之间装有弹簧。

本发明的使用过程如下：首先分别对三个弹性可调式伸缩杆92长度调节固定，然后将装置通过抱箍91闭合锁紧在内壁激光熔覆头传输通道5上。通过万向滚轮93在加工试件内壁运动完成内壁熔覆加工。

本发明的优点是：应用范围广、易于维修、成本较低的优点，同时增加了内壁激光头的稳定性，在结构上更加简洁，降低了生产加工成本。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的装置结构示意图。

图1a为图1的a-a向剖视图。

图2为高刚度支撑装置结构示意图。

图3为抱箍结构示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明做进一步的说明，本发明的高刚度内壁激光熔覆头，包括：光学腔2内自顶部到尾部依次装有准直系统3、聚焦镜4、传输通道5、反射镜6、出光口，反射镜6装在光学腔2尾部且与光学腔2的纵轴线成45°，反射镜6对准出光口；传输通道5尾端外部装有水冷装置7、送粉头8、高刚度支撑装置9；光纤接口1一侧安装在光学腔2顶部，另一侧与光纤相连；光纤光源o依次通过准直系统3准直、聚焦镜4聚焦后，进入固定于光学腔2尾部的传输通道5内部，经传输通道5尾端内部安装的45°反射镜6反射后通过出光口输出。

高刚度支撑装置9，由抱箍91、弹性伸缩杆92、万向滚轮93组成。抱箍91呈圆环形，抱箍91闭合锁紧在内壁激光熔覆头传输通道5上，抱箍91的外壁的圆周上均布有三个弹性伸缩杆92，弹性伸缩杆92的外端装有万向滚轮93，万向滚轮93在加工试件内壁滚动。

其中，抱箍91由两个半圆片通过法兰连接而成。

其中，弹性伸缩杆92包括一级套筒和二级套筒，二级套筒可滑动地套在一级套筒内，一级套筒和二级套筒之间装有弹簧。

其中，分别对三个弹性伸缩杆92长度调节固定，然后将装置通过抱箍1闭合锁紧在内壁激光熔覆头传输通道5尾端。通过万向滚轮93在加工试件内壁运动完成内壁熔覆加工。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对实施例所使用的附图做了简单的介绍，显而易见，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化和修饰，或依据本发明的设计在现有技术的基础上加以改进的技术方案，均应认为是属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
一种高刚度内壁激光熔覆头，包括光学腔2内自顶部到尾部依次装有准直系统3、聚焦镜4、传输通道5、反射镜6、出光口，反射镜6装在光学腔2尾部且与光学腔2的纵轴线成45°，反射镜6对准出光口；传输通道5尾端外部装有水冷装置7，送粉头8，高刚度支撑装置9；光纤接口1一侧安装在光学腔2顶部，另一侧与光纤相连；光纤光源O依次通过准直系统3准直、聚焦镜4聚焦后，进入固定于光学腔2尾部的传输通道5内部，经传输通道5尾端内部安装的45°反射镜6反射后通过出光口输出。本发明的优点在于：适用于多种尺寸零部件内壁加工；可实现激光内壁加工多种运动方式；可有效保证内壁激光熔覆头工作过程的稳定性，提高加工质量。

技术研发人员：陈智君;杨威;蔡仲尧;张群莉;姚建华
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2019.03.12
技术公布日：2019.07.16