[发明专利]长尺寸外圆表面高速激光熔覆及后处理装置与方法

说明书

本发明公开了一种长尺寸外圆表面高速激光熔覆及后处理装置与方法，尤其适用于表面改性强化技术领域。长尺寸外圆表面高速激光熔覆及后处理装置，包括刀架底座、滚压刀、滑动车刀、龙门激光器，其中滚压刀、滑动车刀、龙门激光器设置在刀架底座上，其中刀架底座为对称设置结构，刀架底座内设有贯穿设置的纵向滚珠丝杠，滚压刀、滑动车刀、龙门激光器三者平行设置在刀架底座上，其中滚压刀、龙门激光器设置在滑动车刀两侧。龙门激光器的上下移动或横向移动可实现不同直径外圆表面的熔覆以及非外圆表面的熔覆。该发明装置结构简单，使用方便，减少工件在加工过程中的误差因素，避免工件被多次拆卸、装夹带来加工精度的影响，环保性和经济性好。

技术领域

本发明涉及一种长尺寸外圆表面高速激光熔覆及后处理装置与方法，尤其适用于长尺寸外圆表面的防锈蚀、耐磨等表面处理，属于表面改性强化技术领域。

背景技术

长尺寸外圆表面(如井下液压支架立柱、工程机械液压缸等)处理目前仍然广泛采用化学镀或电镀技术，以及常规激光熔覆。尽管镀层具有显微硬度高、摩擦系数小和耐磨性高等特点，可起到机械保护作用。但镀层对微裂纹或孔隙极为敏感，在使用过程中，长尺寸外圆表面一旦出现穿透镀层的孔隙，就会发生电化学腐蚀，造成镀层鼓泡、起皮和脱落，使工件失效。同时化学镀或电镀的工作介质排放严重污染环境，不符合绿色制造理念。激光熔覆技术作为再制造先进技术之一，已成为材料表面工程领域的前沿和热门技术。激光熔覆是利用高能激光束熔化金属表面形成熔池，同时将熔覆材料送入熔池，形成与基体金属冶金结合熔覆层的表面工程技术。传统激光熔覆技术能量密度大，直接加热基体表面，形成较厚的熔覆层。常规激光熔覆技术热输入较大，产生热残余应力，影响表面改性质量和工件使用寿命。同时对稀释率控制工艺要求较高，导致熔覆层表面成形精度有限。

高速激光熔覆是使粉末在送出喷嘴之后即受到激光的加热，粉末在接触工件表面之前形成熔融态再落入工件表面，形成厚度为20μm—250μm的熔覆层。高速激光熔覆技术使高能激光束在基体金属表面形成的熔池小，成形效率高，产生更小的热影响区，是一种可以替代电镀工艺的潜在表面处理技术。

然而，高速激光熔覆技术仍然存在熔覆层粗糙度大的缺陷。而滚压加工对工件表面粗糙度有一定要求，因此需要对滚压前的熔覆层进行切削加工。若高速激光熔覆、车削加工、滚压加工分步进行，加工过程中多次拆卸、装夹易产生较大的加工误差，使工件表面熔覆层周向分布不均匀，降低表面改性效果。

发明内容

针对技术的不足之处，提供一种结构简单，使用方便，减少工件在加工过程中的误差因素，避免工件被多次拆卸、装夹对于加工精度影响，环保性、经济性好、效率高的长尺寸外圆表面高速激光熔覆及后处理装置与方法。

为实现上述技术目的，本发明的长尺寸外圆表面高速激光熔覆及后处理装置，包括刀架底座、滚压刀、滑动车刀、龙门激光器，其中滚压刀、滑动车刀、龙门激光器设置在刀架底座上，其中刀架底座为对称设置结构，刀架底座内设有贯穿设置的纵向滚珠丝杠，滚压刀、滑动车刀、龙门激光器三者平行设置在刀架底座上，其中滚压刀、龙门激光器设置在滑动车刀两侧；

滑动车刀包括横向滑动导轨，其两端通过两个刀架滑动台与刀架底座连接，横向滑动导轨上设有可在其上左右移动的双向车刀架，双向车刀架上设有车刀，刀架滑动台与双向车刀架之间设有双向螺杆并连接，双向螺杆两端设有提供驱动力的转轮，转轮带动双向车刀架在横向滑动导轨上运动；

滚压刀包括环状结构的滚压刀安装架，滚压刀安装架上等距离设有三个外圆滚压刀，所述外圆滚压刀包括滚压刀头、液压缸导向台和液压缸，液压缸尾端设有油管接口，油管接口用于连接油箱，液压缸与滚压刀头通过推杆连接，使用等压回路连接液压缸的进出油口，通过三个外圆滚压刀的液压缸分别调整三个滚压刀头位置保证同步，并控制三个滚压刀头的滚压力相等；