一种具有便捷性预热保温装置的激光熔覆设备

本技术涉及一种具有便捷性预热保温装置的激光熔覆设备，属于激光熔覆加工。

背景技术：

1、激光熔覆技术是近些年来比较流行的新型表面加工技术，其通过高能激光束作为热源，以金属粉末和母材通过高功率热源耦合作用实现两者冶金结合。在熔覆的过程中，激光的工艺参数以及金属粉末和母材的高温非线性材料属性相互作用，是一种非常复杂的多物理场耦合，影响着涂层以及母材。因为高温热源在急速的温度变化中，由于温度和不同属性的母材和粉末，势必会造成相应的热应力。但这热应力比传统的焊接方式要较小，以独特的技术优势被市场青睐。因此，为了降低熔覆过程温度的急速变化和克服熔覆材料的多异性导致脆性材料的开裂和屈服, 同时提升涂层的性能，需要对母材控制温度的变化，预热保温，保证在熔覆的过程中降低热应力，从而获得良好的熔合状态与涂层的质量。但是，在现有的技术上，大多是工厂在使用激光熔覆技术而预热或者保温时，一是采用柔性的加热线圈环绕包裹轴类零件的表面实现加热保温的效果，或者频繁更换线圈的形状，这类型的加热方法需要人工缠绕工件的表面，完成熔覆后重新解除柔性铜线，操作上费事费力，不方便拆卸，增加劳动力的成本。同时，带余温的线圈在解除缠绕时，操作者非常容易烫伤，存在一定的安全隐患。在加热的过程中，工件不断的热量累计容易烧损表面无纺布。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的上述技术问题的不足，提供涉及一种具有便捷性预热保温装置的激光熔覆设备，为了实现提高工作效率，从而降低工人的劳动强度，增加操作的方便性。同时对现有工业行业的自动化提升具有一定的参考价值。

2、一种有便捷性预热保温装置的激光熔覆设备，包括工件装夹回转机床，弧形加热线圈，悬臂支架，激光光源，运动执行机构，基座，地面导轨，感应加热设备，导线，温度控制系统，小型警报系统，连接板，铜制的铰链旋转结构，电流输出端，电流输入端，铜线圈，球面副，连接钢板。

3、激光光源包括激光发生器，激光熔覆头。工件装夹回转机床包括常见的顶尖，直行导轨，卡盘。基座通过连接钢板和螺栓固定在地面导轨上，运动执行机构由一台六轴机器人固定在基座上面，悬臂支架通过连接板固定在基座侧面。

4、工件装夹回转机床固定在地面导轨上，运动执行机构与工件装夹回转机床相对运动。当工件旋转时，运动执行机构接受信号后开始横向移动到加工目标点，完成工件激光熔覆加工的过程。工件装夹回转机床与运动执行机构间距为500mm-800mm，从而留有人工操作的空间以及悬臂支架活动的空间。

5、悬臂支架是具有三个自由度的运动方向的机构装置，可以实现水平方向的移动、垂直方向的移动和工件周向的转动。弧形加热线圈通过球面副连接在悬臂支架上面，可以根据所需要加工的位置调整悬臂支架的角度，实现轴类零件的侧面或者下面激光熔覆位置的预热。也可在预热开始的时候可通过手动调节到轴类零件需要加热的位置。

6、弧形加热线圈是由铜线圈按照回环螺旋形的形状制成半圆面，从矩形铜线圈的一端开始按照一定曲率半径回环螺旋，每个旋转周期内是等距离外扩。铜线圈截面为10mm×10mm的正方形，铜线圈完成螺旋回环后沿着轴向方向折返至输入端相同的径向方向。通过两根柔性导线将弧形加热线圈两端连接至感应加热设备。

7、弧形加热线圈中部设置有铜制的铰链旋转结构，可以实现整个弧形开口角度以及弧形的弯曲度的调整。根据轴类零件的直径大小调节弧形加热线圈开合角度以及弯曲度，从而能够适应工件需要预热的工况和轴径的大小，避免形状各异加热线圈的使用和同类型线圈的频繁更换。弧形加热线圈两端在同一个水平面上，并且均设置有卡槽，方便通过柔性的导线连接至到感应加热设备。

8、悬臂支架顶部和弧形加热线圈之间设置有温度控制系统和小型警报系统。温度控制系统实时监测激光熔覆的工件的预热温度并计算工件预热时间，正反馈调整控制感应电流大小以及加热的时长，方便规划工艺人员的工作时间安排。小型警报系统通过设定材料的预热温度极限值，如果温度超过极限值会及时提醒工艺人员。

9、本实用新型与现有技术对比，具有如下优点：

10、一是使用弧形加热线圈对轴类零件在激光熔覆前进行预热保温，可以有效降低目前使用电热丝缠绕在轴类零件进行加热的操作难度。

11、二是弧形加热线圈能够非常便捷调节弧度，从而适应轴径大小不一的工件加工，操作简单方便，应用范围广泛。

12、三是悬臂支架可以实现人工或自动调节至加工位置，进行加热保温，如若在要解除加热时可以直接人工拉动悬臂支架，减少安全隐患。

13、四是整个加热装置的设计简单，操作流程便捷，可以降低工作难度，提高工作效率。

技术特征：

1.一种具有便捷性预热保温装置的激光熔覆设备，包括：工件装夹回转机床，弧形加热线圈，悬臂支架，激光光源，运动执行机构，基座，地面导轨，感应加热设备，导线，连接板，铜制的铰链旋转结构，电流输出端，电流输入端，铜线圈，球面副，连接钢板；其特征在于：所述弧形加热线圈是由铜线圈按照回环螺旋形的形状制成半圆面，从矩形铜线圈的一端开始按照一定曲率半径回环螺旋，每个旋转周期内是等距离外扩，弧形加热线圈中部设置有铜制的铰链旋转结构，可以实现整个弧形开口角度以及弧形的弯曲度的调整。

2.根据权利要求1所述的一种具有便捷性预热保温装置的激光熔覆设备，其特征在于：所述工件装夹回转机床固定在地面导轨上，运动执行机构与工件装夹回转机床相对运动，当工件旋转时，运动执行机构接受信号后开始横向移动到加工目标点，完成工件激光熔覆加工的过程。

3.根据权利要求1所述的一种具有便捷性预热保温装置的激光熔覆设备，其特征在于：所述弧形加热线圈使用球面副连接在悬臂支架上面，通过柔性导线连接电流输出端、电流输入端至感应加热设备，弧形加热线圈在激光熔覆头侧面。

4.根据权利要求1所述的一种具有便捷性预热保温装置的激光熔覆设备，其特征在于：所述悬臂支架可以实现水平方向的移动、垂直方向的移动和工件周向的转动，同时设置有温度控制系统和小型警报系统。

技术总结
本技术公开一种具有便捷性预热保温装置的激光熔覆设备，包括工件装夹回转机床，弧形加热线圈，悬臂支架，激光光源，运动执行机构，基座，地面导轨，感应加热设备，导线，连接板，铜制的铰链旋转结构，电流输出端，电流输入端，铜线圈，球面副，连接钢板。弧形加热线圈是由铜线圈按照回环螺旋形的形状制成半圆面，从矩形铜线圈的一端开始按照一定曲率半径回环螺旋，每个旋转周期内是等距离外扩，弧形加热线圈中部设置有铜制的铰链旋转结构，可以实现整个弧形开口角度以及弧形的弯曲度的调整。本技术可以通过对不同直径形状的轴类零件进行的预热和保温，有效提升激光熔覆熔覆层的质量。

技术研发人员：龚曙光,冯应朗,胡瑾姿,卢海山
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：20230531
技术公布日：2024/1/15