[发明专利]金属圆棒表面激光熔覆方法和装置

说明书

本发明属于激光熔覆领域，公开一种金属圆棒表面激光熔覆方法和装置，准备一台激光器，激光器的激光熔覆喷头位于靠近金属圆棒端部的外周表面处，使金属圆棒在作匀速旋转运动的同时还可沿轴向匀速移动，使得激光熔覆喷头相对于金属圆棒的运动轨迹为沿金属圆棒表面的螺旋线。本金属圆棒表面激光熔覆方法颠覆传统的以激光熔覆喷头移动进行熔覆的理念，转而采用激光熔覆喷头静止、而金属圆棒同时作回旋和直线移动的方式来进行熔覆，如此使得金属圆棒表面的最终熔覆层为螺旋线，确保熔覆连接部位的性能稳定。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，具体地，涉及一种金属圆棒表面激光熔覆方法和装置。

背景技术

激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低、与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既能满足对材料表面特定性能的要求，又可节约大量的贵重元素。

在传统的激光熔覆工艺中，通常采用小功率激光器进行熔覆，其功率一般为三千到五千瓦，在熔覆过程中是激光熔覆喷头沿被熔覆件（圆柱形）轴向移动、而被熔覆件只进行旋转，但激光熔覆喷头在移动过程中可能产生大幅振动，导致送粉不均等不良问题出现，当振动频率大时还需加装减震器，此外激光熔覆喷头喷出的粉末量较少，激光熔覆喷头在被熔覆件表面的走线呈“圆珠笔划线”般细小，如此一来，每次熔覆范围小、时间长，熔覆效率低下，且熔覆的连接部位性能较差，无法真正满足被熔覆件的使用要求。

此外，现有技术中的激光熔覆工艺针对的圆柱形件主要是直径较大的圆柱件，暂时还没有专门针对具有细长特征的金属圆棒进行熔覆的熔覆方法和装置，大直径圆柱件在熔覆时，熔覆粉末在圆柱件表面停留的时间较长，易于被熔覆，而金属圆棒则受制于其直径很小的形状特征，如照搬针对圆柱件的激光熔覆工艺，熔覆粉末与金属圆棒表面接触的时间将很短，难以在短时间内被完全熔覆至金属圆棒表面，如此熔覆得到的金属圆棒表面将有较大面积处于未熔覆状态，且在激光熔覆金属圆棒的过程中还往往会造成许多贵重粉末的浪费。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种可有效提高熔覆效率的金属圆棒表面激光熔覆方法。

本发明同时还提供一种结构简单、熔覆效率高、产品适应性强、可大量节约熔覆粉末的金属圆棒表面激光熔覆装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种金属圆棒表面激光熔覆方法，具体为：准备一台激光器，激光器的激光熔覆喷头位于靠近金属圆棒端部的外周表面处，使金属圆棒在作匀速旋转运动的同时还可沿轴向匀速移动，使得激光熔覆喷头相对于金属圆棒的运动轨迹为沿金属圆棒表面的螺旋线。

进一步地，激光熔覆喷头的喷嘴呈扁平矩形开口结构，矩形开口结构的长边与金属圆棒轴向平行。

更进一步地，激光器的功率为万瓦级。

一种金属圆棒表面激光熔覆装置，包括激光器和可带动金属圆棒旋转的旋转电机，旋转电机与金属圆棒第一端部通过连接装置相接，金属圆棒第二端部下方设有与金属圆棒外周表面适配的支撑台用于支撑金属圆棒呈水平布置；激光器的激光熔覆喷头位于靠近金属圆棒任一端部的外周表面处；还包括设于金属圆棒下方且与金属圆棒轴线平行的直线滑移机构，支撑台和旋转电机均设于直线滑移机构上，直线滑移机构可带动金属圆棒沿轴向移动。

进一步地，激光熔覆喷头的喷嘴呈扁平矩形开口结构，矩形开口结构的长边与金属圆棒轴向平行。

更进一步地，激光器的功率为万瓦级。

进一步地，直线滑移机构包括一根导轨和可沿导轨同步移动的第一滑块和第二滑块，支撑台设于第二滑块上，旋转电机通过安装座安装至第一滑块上。

更进一步地，支撑台与第二滑块可拆卸连接。