[实用新型]一种超高速激光熔覆系统

说明书

本实用新型提出一种超高速激光熔覆系统，包括：产生激光束的激光器、加热电源、送粉器和粉末加热管总成，粉末加热管总成由外陶瓷管、电磁加热组件和内陶瓷管组成，内陶瓷管设置于外陶瓷管之内，电磁加热组件设置于内陶瓷管和外陶瓷管之间；加热电源通过导线连接于电磁加热组件；送粉器通过送粉管连通于内陶瓷管，送粉器中的常温金属粉末通过送粉管进入内陶瓷管后，在内陶瓷管中被电磁加热组件加热成高温金属粉末；激光束与内陶瓷管的延长线相交于待熔覆工件表面的熔池处。本实用新型首创的在传统粉末类激光熔覆技术的基础上实现了基于提高金属粉末初始温度的超高速激光熔覆技术，解决了粉末类激光熔覆技术熔覆效率低下的难题。

技术领域

本实用新型属于先进制造技术领域，具体涉及一种超高速激光熔覆系统。

背景技术

粉末类激光熔覆技术作为一种高精度、高性能、低热影响区以及低稀释率的先进制造技术，被广泛应用于金属零件表面制备改性覆层、表面缺陷修复以及金属增材制造等领域。现有的粉末类激光熔覆技术使用金属粉末和激光束作为原材料和热源，通过激光束熔化粉末和基材形成熔池，并同时使熔池与基材做相对运动，从而形成熔覆层。其中金属粉末为常温，热源为纯激光热源。在这种激光熔覆系统中，若要提高激光熔覆效率，只能增加激光功率，而激光功率的增加虽然使熔覆效率得到提升，但也同时带来了熔覆过程热输入以及稀释率增大、合金元素烧损等问题。

因此如何解决现有粉末类激光熔覆技术面临的效率低下难题，是当前粉末类激光熔覆技术发展亟需解决的关键问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超高速激光熔覆系统，通过创新布置粉末加热激光熔覆方案，首创的在传统粉末类激光熔覆技术的基础上实现了基于提高金属粉末初始温度的超高速激光熔覆装置，解决了目前粉末类激光熔覆技术存在的熔覆效率低下的难题。

本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种超高速激光熔覆系统，包括：产生激光束1的激光器、加热电源6、送粉器10和粉末加热管总成12，所述粉末加热管总成12由外陶瓷管13、电磁加热组件14和内陶瓷管15组成，所述内陶瓷管15设置于所述外陶瓷管13之内，所述电磁加热组件14设置于所述内陶瓷管15和外陶瓷管13之间；所述加热电源6通过导线连接于所述电磁加热组件14； 所述送粉器10通过送粉管11连通于所述内陶瓷管15，送粉器中的常温金属粉末9通过送粉管11进入内陶瓷管15后，在内陶瓷管15中被电磁加热组件14加热成高温金属粉末；所述激光束1与内陶瓷管15的延长线相交于待熔覆工件表面的熔池3处。

进一步的根据本发明所述的超高速激光熔覆系统，其中所述激光束1的功率为500-20000w，并且所述激光束1在熔池3处形成直径0.5-10mm的圆光斑或宽度0.5-4mm、长度2-50mm的矩形光斑；所述高温金属粉末的温度为200℃-2000℃。

进一步的根据本发明所述的超高速激光熔覆系统，其中所述送粉器10为重力送粉器或气载送粉器，送粉器10的送粉速率在0-500g/min间可调，送粉器10通过送粉管11与内陶瓷管连接，送粉管11为软管或者硬管。

进一步的根据本发明所述的超高速激光熔覆系统，其中所述激光束1的中心轴线与粉末加热管总成12的中心轴线之间的夹角为10°-60°之间；所述内陶瓷管的前端面与熔池之间的距离为5-20mm。

进一步的根据本发明所述的超高速激光熔覆系统，其中所述内陶瓷管15和外陶瓷管13均具有圆柱管状结构，所述内陶瓷管15的中心形成送粉通道，所述送粉通道为圆管通道，所述送粉通道的内径尺寸在0.5-2mm，内表面粗糙度在Ra3.2-Ra0.05之间，且所述送粉通道与所述送粉管11连通。