粉器，21-气流传输粉料输送管，22-可倾回转工作台，23-5轴 A/X联动数控组合工作台，24-激光传输线，25-循环冷水管线，26-特殊阀板，27-夹具，28-操 作控制器，29-水冷机组，30-激光器，31 -激光整形输出装置；
[0035]如图所示，可倾回转工作台22是5轴A/X联动数控组合工作台23的一部分，控制着 工作台的仰角与旋转。5轴A/X联动数控组合工作台23还控制着X，Y，Z轴的位移，在此工作台 上，只需要X轴工作，带动整个可倾回转工作台22在X方向的移动。夹具27通过固定孔固定在 可倾回转工作台上，可倾回转工作台的所有动作都使夹具做出相同的动作。需要熔覆的特 殊阀板26固定在夹具上，其正上方是激光整形输出装置31，在工作过程中激光整形输出装 置31是固定的，则保证其输出光束不变，熔覆宽度不变。激光熔覆送粉器20通过气流传输粉 料输送管21将熔覆粉料输送到特殊阀板26上。激光器30通过激光传输线24将产生的激光传 输到激光整形输出装置31，然后经过整形得到熔覆所需的激光光束。
[0036]系统主要参数如下表：
[0037]
[0038]
[0039] 机械运动机构由X、Y、Z三个直线轴和A、B两个旋转轴构成，可以完成五轴运动与任 意三轴联动，能完成复杂表面工件的激光表面处理。激光聚焦镜头可沿XY平面360°手动旋 转，激光聚焦入射方向可调，可沿XZ或者YZ平面±90°任意调整。
[0040] 阀板熔覆选择的高功率半导体激光器，具体选择西安矩光公司FL-Dlight-3000-976型3KW半导体激光器，其波长980±10nm，有光斑大小为表面强化激光头。该激光 器工作为连续方式，功率连续可调，激光器上限工作功率可达3KW，不稳定性< ±2%。
[0041] 2、设计针对特殊阀板斜锥台面的激光熔覆专用夹具
[0042]图3中的附图标记如下：1 -夹具所在筒体的位置，2-特殊阀板专用夹具，3阀板在夹 具上的位置，4-阀板在所在锥台的位置，5-阀板(机加工）中心线，6-阀板法线，7-锥台中心 轴(转台回转轴），8_夹具固定孔；
[0043]如图3所示，由夹具所在筒体的位置1可以看出，夹具2是在圆柱的基础上加工而 成，侧面为圆筒，底面与圆柱底面成一定夹角。此夹角与阀板法线6和锥台中心轴7的夹角相 等。
[0044]在底面上有四个夹具固定孔8,从A向视图看，锥台中心轴7与夹具底面相交处有一 固定孔，以其为圆心的圆上均匀分布三个固定孔。固定孔将夹具固定在回转工作台上，中心 的固定孔与转台回转轴对应，即转台回转轴经过此圆心。
[0045] 3、针对特殊阀板的激光熔覆方法
[0046] 如图4所示:9_可倾回转工作台，10-伺服电机，11-激光器激光束，12-阀板转轴中 心，13-锥台母线，14-阀板中心线，15-特殊阀板，16-焊装夹具，17-阀板法线，18-锥台中心 轴(转台回转轴），19-回转工作台仰角
[0047] 本发明激光熔覆方法包括以下步骤：
[0048] (1)阀板正确放置在夹具上，使阀板斜锥台型中心轴与夹具底面中心孔的中心线 在同一直线上，为激光熔覆提供前提条件；
[0049] (2)调节所述激光熔覆装置中可倾回转工作台的仰角，使其角度等于所述斜锥台 型母线与所述斜锥台型中心轴的角度，使所述母线始终在同一水平线上，这样使得熔覆平 面始终在同一水平面上，粉料易堆积，激光不需要移动，而现有技术，熔覆面并非水平，有一 定倾角；
[0050] (3)熔覆过程开始，A轴与X轴联动，阀板转动的同时在平移，达到使整个锥台面得 到熔覆，熔覆效果更均匀。目前技术存在的问题是只转不平移，有些部分没有熔覆到。
[0051 ]【具体实施方式】如下:将阀板放在夹具上时，以阀板转轴中心12为固定点，来确定阀 板与夹具的具体位置关系，使阀板的锥台中心轴与夹具底面的中心孔中心线在同一直线 上。夹具的中心固定孔与可倾回转工作台9的回转轴对应，则自然的，锥台中心轴18与转台 回转轴处在同一直线上。
[0052]当回转工作台仰角19与锥台母线13和锥台中心轴18的夹角相等时，锥台母线13 水平，且当可倾回转工作台9在旋转时，特殊阀板15的锥台母线13始终在同一水平线上。这 保证了在熔覆送粉时，粉末能够较好地堆积在阀板上，不会因为角度的倾斜使粉末滑落。 [0053]图3中，5轴A/X联动数控组合工作台23,在工作过程中，需要用到的是A轴和X轴，分 别控制可倾回工作台的转动和平移。图4中分别标注出了 A轴的转动与X向的平移。根据阀板 的参数，手动调节可倾回转工作台的倾角，使其A轴满足要求。这时，当阀板夹具在旋转时， 锥台母线13始终在同一水平面上，在保证激光器激光束不变的情况下，焊道难度和熔覆光 斑大小不变，提高了熔覆质量。在A轴转动的同时，X轴的水平移动也进行。图3中标注了熔覆 工作区范围L即在转动阀板时，阀板需要熔覆的面会产生X向的位移，这时，需要5轴A/X联动 数控组合工作台的X向的位移补偿，就避免了移动激光束，影响光束质量，从而影响熔覆质 量。可知，当A轴转动180°时，X轴需要移动L;A轴继续转动180°时，X轴需要反向移动L完成一 个圆环的恪覆。
[0054]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种针对包括斜锥台型阀板的激光熔覆专用夹具，其特征在于，所述夹具包括侧壁 和底面，侧壁为圆筒形，所述底面为椭圆，所述底面与所述侧壁呈一定角度，所述角度等于 所述阀板斜锥台型中心轴与所述阀板平面法线之间的夹角。2. 如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述底面上具有一个或多个固定孔，用于将 夹具固定在激光熔覆装置中。3. -种针对包括斜锥台型阀板的半导体激光熔覆装置，其特征在于，所述装置包括如 权利要求1所述的专用夹具。4. 一种针对包括斜锥台型阀板的半导体激光熔覆方法，其特征在于，该方法采用了如 权利要求2所述的激光熔覆装置，该方法包括以下步骤： (1) 将所述阀板正确放置在所述夹具上，使所述阀板斜锥台型中心轴与所述夹具底面 中心孔的中心线在同一直线上； (2) 调节所述激光熔覆装置中可倾回转工作台的仰角，使其角度等于所述斜锥台型母 线与所述斜锥台型中心轴的夹角，使所述母线始终在同一水平线上； (3) 熔覆过程开始，所述激光熔覆装置采用梯形分布功率密度光束，所述激光熔覆装置 中的5轴A/X联动数控组合工作台的A轴与X轴联动，所述阀板转动的同时在平移，达到使所 述斜锥台型的整个锥台面得到熔覆的效果。
【专利摘要】本发明公开了一种针对包括斜锥台型阀板的专用夹具、激光熔覆装置以及相应的激光熔覆方法，属于半导体激光器激光熔覆领域；现有技术中阀板夹具在进行激光熔覆过程中，由于阀板的斜锥台型，熔覆不均匀，有些部位不能得到熔覆；本发明提供的专用夹具包括侧壁和底面，侧壁为圆筒形，所述底面为椭圆，所述底面与所述侧壁呈一定角度，所述角度等于所述阀板斜锥台型中心轴与所述阀板平面法线之间的夹角；对于斜锥台型阀板的熔覆，粉料堆积更均匀，熔覆面水平，整个锥台斜面都能熔覆，熔覆更均匀。
【IPC分类】C23C24/10
【公开号】CN105483694
【申请号】CN201510847017
【发明人】唐霞辉, 潘吉兴, 彭浩, 夏燃, 罗博伟, 龙思琛
【申请人】华中科技大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月27日