[发明专利]一种同步送丝送粉激光熔覆焊接系统及熔覆焊接方法

说明书

本发明涉及一种同步送丝送粉激光熔覆焊接系统，用于对基材进行增材制造、焊接，包括机器人、激光器、控制系统、送粉机构、激光熔覆头和送丝机构，所述基材安装在工作台上，所述激光器发射出的激光通过光纤和激光熔覆头照射至基材上形成光斑，所述送粉机构输出金属或合金粉末通过送粉管路和激光熔覆头输出至上述光斑内，所述送丝机构将金属焊丝通过送丝管路输出至上述光斑内，所述控制系统分别与机器人、激光器、送粉机构和送丝机构电连接，所述激光熔覆头安装在机器人的机械手臂末端。本发明的主要用途是提供一种熔覆效率高，熔覆质量好，材料利用率高，使用灵活，节约制造成本和时间成本的同步送丝送粉激光熔覆焊接系统及熔覆焊接方法。

技术领域

本发明涉及一种激光熔覆焊接系统，特别是涉及一种同步送丝送粉激光熔覆焊接系统及熔覆焊接方法。

背景技术

激光熔覆(LMD)是指激光增材制造工艺，激光熔覆因其具有高冷却速率，且熔覆层具有细小显微组织结构，与母材冶金结合，热影响区小的特点，目前是替代表面镀铬的主要工艺。而且激光熔覆技术是金属零部件快速直接制造、失效金属零部件绿色再制造的重要手段之一，广泛应用于航空、石油、汽车、机械制造、船舶制造、模具制造等行业。

目前激光熔覆大多都使用金属粉末作为填充材料，金属粉末与激光相互作用，形成的熔覆层表面质量好，但金属粉末沉积速度较低，材料利用率低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种熔覆效率高，熔覆质量好，材料利用率高，可以灵活调节熔覆金属成分，节约制造成本和时间成本的同步送丝送粉激光熔覆焊接系统及熔覆焊接方法。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种同步送丝送粉激光熔覆焊接系统，用于对基材进行增材制造焊接，包括机器人、激光器、控制系统、送粉机构、激光熔覆头和送丝机构，所述基材安装在工作台上，所述激光器发射出的激光通过光纤和激光熔覆头照射至基材上形成光斑，所述送粉机构输出的金属或合金粉末通过送粉管路和激光熔覆头输出至上述光斑内，所述送丝机构将金属焊丝通过送丝管路输出至上述光斑内，所述控制系统分别与机器人、激光器、送粉机构和送丝机构电连接，所述激光熔覆头安装在机器人的机械手臂末端。

进一步地，所述金属焊丝与加热电源电连接，通过电阻热预加热金属焊丝。

进一步地，所述送丝管路与激光熔覆头安装在一起，且送丝管路送丝端的中轴线与激光熔覆头所输出激光束的中轴线之间呈30-40度角。

进一步地，所述激光熔覆头内设有激光镜组、送粉通道和激光输出通道，激光经光纤进入激光熔覆头后，通过激光镜组聚焦成束并通过激光输出通道照射至基材上形成光斑，所述激光熔覆头的送粉通道设有多个，呈环状均匀分布在激光输出通道的外侧，所述送粉通道将金属或合金粉末输送并汇集至上述光斑。

进一步地，所述送粉管路采用防静电输粉管。

一种同步送丝送粉激光熔覆焊接方法，适用于上述任一项的一种同步送丝送粉激光熔覆焊接系统，所述方法包括如下步骤：

S1、对待加工基材表面进行预处理；

S2、设定各项工艺参数；

S3、启动控制系统，控制送粉机构将金属或合金粉末输送至基材的待加工位置，然后激光器发射激光经激光熔覆头照射至基材表面的待加工位置处形成光斑，同时送丝机构启动并将金属焊丝输送至光斑内，光斑内的金属或合金粉末和金属焊丝在激光加热作用下在基材表面熔融形成熔池并在激光扫描路径后方凝固形成熔覆层。

进一步地，步骤S3中，所述控制系统先控制送粉机构送粉至基材的待加工位置，间隔15-20s待送粉均匀后再控制激光器发射激光照射到基材表面的待加工位置处形成光斑，同时控制送丝机构送丝至上述光斑内。