[实用新型]一种具有基体预热、保温及惰气保护功能的激光熔覆装置

说明书

技术领域

本实用新型属于激光加工技术领域，尤其涉及到一种具有基体预热、保温及惰气保护功能的激光熔覆装置。

背景技术

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。现有的激光熔覆装置在熔覆过程中主要存在以下不足：

⑴基体材料如铜、铝、铜合金以及铝合金等，由于其具有热导率高、导热性好及散热快等特点，在熔覆时基体材料相对温度过低，熔覆层与基体之间结合较差，在冷却及后续加工过程中容易脱落。

⑵基体材料由于化学性质较活泼、极易氧化等特点，在激光熔覆过程中，受到激光加热，表面未熔覆区域形成一层氧化膜，在随后的熔覆时，氧化膜的存在使得在已经氧化的基体表面难以继续熔覆。

⑶激光熔覆的过程中基体材料表面受到快速的加热及冷却，基体材料和熔覆层之间由于热膨胀系数的差异，在快速度冷却的过程中，会在基体材料和熔覆层之间形成较大的应力，在随后的冷却过程中会使基体材料发生变形。

⑷激光熔覆时，基体材料和熔覆材料由于受到激光的作用，会产生一定量的烟，这些烟在长时间的激光熔覆过程中，会对逐渐积累在室内物品上，对粉末、透光镜和送粉机构等都造成污染，降低了成型质量，甚至透光镜受严重污染，可能造成成型中断。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有基体预热、保温及惰气保护功能的激光熔覆装置，可以很好的克服现有技术的缺陷，达到熔覆质量高、成型率高的目的。

为了实现上述目的，本实用新型的方案是：

一种具有基体预热、保温及惰气保护功能的激光熔覆装置，主要包括一个封闭容器、保温结构件和气瓶；封闭容器用于放置熔覆基体和熔覆材料，其顶壁设有石英玻璃，熔覆的激光束通过石英玻璃透射到封闭容器内；保温结构件设在封闭容器内部底端，由保温材料和热电阻丝构成，热电阻丝位于保温材料内部，热电阻丝加热后可为熔覆基体持续提供热量；气瓶设在封闭容器外部，为熔覆基体提供惰气保护；装置还包括电源和调压器，电源连接调压器后接入热电阻丝两端，调压器调节输出电压改变热电阻丝两端的电压，以控制热电阻丝的加热。

进一步的，装置还包括热电偶和温控仪，热电偶的测量端放置在熔覆基体和保温结构件之间，用于实时测量熔覆基体与保温结构件接触面的温度；热电偶的两个接线端分别与温控仪相连，温控仪根据热电偶产生的热电势信号，得到熔覆基体的实时温度值。

进一步的，温控仪通过参数设置控制热电阻丝加热，参数包括第一温度阈值和第二温度阈值，第一温度阈值大于第二温度阈值；当实时温度值大于第一阈值时，温控仪内部开关断开，调压器与热电阻丝之间断路，热电阻丝停止加热；当实际温度值小于第二阈值时，温控仪内部开关闭合，调压器与热电阻丝之间闭合之间连通，热电阻丝开始加热。

进一步的，热电偶的量程和精度根据熔覆基体所需的预热温度及降温速率选定。

进一步的，气瓶内装有惰性气体，气瓶通过进气管与封闭容器的侧壁相连，进气管上还设有进气阀，用来控制惰性气体进入封闭容器的流速；封闭容器的侧壁上还连有出气管，用于排出封闭容器内的惰性气体，出气管上还设有出气阀，用来控制惰性气体排出封闭容器的流速。

进一步的，封闭容器的侧壁上还设有压力表，用于测量封闭容器内的气体压力。

进一步的，封闭容器的形状为长方体或者圆柱体，侧壁的材料为金属材料。

进一步的，石英玻璃为可拆卸的，石英玻璃的参数与激光光源相匹配，能够让特定波长的激光束通过。

进一步的，保温材料为石棉，热电阻丝呈方波状。

进一步的，熔覆材料为粉末状，熔覆材料预置在熔覆基体的表面。

根据本实用新型提供的技术方案，具有以下有益效果：

1、熔覆基体在熔覆前经过预热，熔覆基体与熔覆材料之间几乎不存在温差，在熔覆过程中，熔覆层与熔覆基体之间可以更好的结合，且在后续加工过程中不容易脱落。

2、惰性气体可以保护熔覆基体在熔覆前不被氧化，避免熔覆基体表面形成氧化膜而难以继续熔覆。

3、熔覆基体在熔覆后，有保温结构件持续给熔覆基体提供热量防止其降温速率过快，避免熔覆基体快速冷却过程中可能发生的变形。

4、在熔覆过程中，熔覆基体和熔覆材料在激光束的作用下会产生烟，惰性气体可以带走这些烟，防止石英玻璃受到污染造成成型中断。