一种轴类件激光熔覆修复层高温下惰性气氛保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种轴类件激光熔覆修复层高温下惰性气氛保护装置，包括筒身、可调节光粉对中圈、调节螺钉、送粉组件以及气氛保护组件，气氛保护组件设置于熔覆路径的后方；气氛保护组件包括第一环形半盖、第二环形半盖以及连接在第二环形半盖上的安装座，安装座由直段和弧段构成，直段的一端连接在第二环形半盖上，另一端与弧段的一端连接，弧段的半径由所加工轴类件的直径确定；弧段上沿弧段长度方向间隔开设有三个用于安装通气管道的通孔，三个通孔沿弧段径向方向间隔15

【技术实现步骤摘要】
一种轴类件激光熔覆修复层高温下惰性气氛保护装置


[0001]本专利技术属于金属材料科学及激光增材修复的
，具体涉及一种轴类件激光熔覆修复层高温下惰性气氛保护装置。

技术介绍

[0002]轴类结构是轨道交通装备中很重要的一类可再制造零件，研究轴类零件的再制造具有重要意义。轴类零件的再制造是以废旧的轴为毛坯，不需要重新加工制造毛坯，因而最大限度地保留了轴中蕴含的附加值，不仅生产成本远低于新品，还减少了对环境的污染，具有极高的经济效益和社会效益。
[0003]然而，目前市面上使用的激光熔覆技术进行再制造修复存在的重大问题为修复区疲劳性能不达标。研究表明影响该性能的主要指标为熔覆层中的氧化夹杂问题。为了降低成本，我们往往需要在开放环境下进行现场零件的激光熔覆修复工程，这意味着即使激光熔覆修复时存在同步惰性气体保护，当熔覆头移开，熔覆层在后续凝固的过程中将被继续氧化，这些氧化夹杂在后续修复过程中又被重新熔化进入修复层内部。由于氧化物与金属修复层不润湿，使得在零件使用过程中，这些氧化夹杂物存在的区域更容易出现裂纹破损，导致修复区域疲劳性能不过关。而这一问题在轴类件修复过程中表现尤为突出。
[0004]与此同时，涂层粉末在激光熔覆以前氧化、受潮或有的元素在高温下发生氧化反应，在熔覆过程中就会产生气体，这些气体被凝固在激光熔覆层中就会产生气孔，它不仅易成为熔覆层中的裂纹源，并且对气密性要求很高的熔覆层也危害极大，另外它也将直接影响熔覆层的耐磨、耐蚀性能。
[0005]在水平面激光熔覆修复中，随着激光熔覆的进行，熔覆头不断地前移带着随轴保护气也不断前移。由气体动力学可知，由于已加工区域与现加工区域处于同一水平面内，如图1a所示，扩散的保护气体能够对之前已加工的部分产生一定的保护作用。然而在轴类加工中，如图1b所示，已加工区域随着回转运动的进行与现加工区域出现了偏差，扩散的保护气体难以对处于现加工下方区域产生良好的保护，而这就会导致在轴类件的修复中出现更为严重的氧化问题，这不仅仅会导致修复层最终疲劳性能的降低，还会使得修复层本身出现气孔、裂纹等缺陷。
[0006]目前，对于激光熔覆层保护手段主要有密闭腔室气氛保护与大流量同步保护气保护两种。其中第一种方法不能适应现场修复以及大尺寸零件修复，而第二种方法不能有效地对熔覆层进行保护尤其是轴类件修复层。由于激光熔覆头本身自带同步惰性保护气喷头，故此熔覆层的氧化往往是在熔覆头移走后的后续凝固中发生的。
[0007]综上，现有圆形轴类件加工没有专用的针对弧线段的冷却，我们急需设计一种针对后续凝固环节进行冷却保护的保护装置。

技术实现思路

[0008]为解决现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供一种轴类件激光熔覆修复层高
温下惰性气氛保护装置，本专利技术在对轴类件进行激光熔覆修复过程中可以有效保护熔覆层已成型高温区域，从而降低高温区域的熔覆层与氧气的接触，进而降低高温区氧化行为提高熔覆层的表面质量，具有激光熔覆修复层氧化夹杂少、表面金属光泽度高、熔覆层内孔隙小、强度提升等有益效果。
[0009]本专利技术采用的技术方案是：
[0010]一种轴类件激光熔覆修复层高温下惰性气氛保护装置，包括筒身，其特征在于，可调节光粉对中圈、调节螺钉、送粉组件以及用于后续熔覆层凝固气氛保护的气氛保护组件，所述气氛保护组件设置于熔覆路径的后方；所述送粉组件同轴设置在所述筒身的下方；所述可调节光粉对中圈与筒身之间具有间隙，且所述可调节光粉对中圈的外侧面沿周向对称设置有若干所述调节螺钉，通过旋转所述调节螺钉带动下方同轴设置的送粉组件移动，对称布置的两个调节螺钉，一个处于拧紧状态，另一个处于拧松状态下时，所述送粉组件向位于拧紧方向的调节螺钉位置移动，使激光中心与粉末汇聚中心一致；
[0011]所述气氛保护组件设置在所述送粉组件上方，包括第一环形半盖、第二环形半盖以及连接在第二环形半盖上的安装座，所述第一环形半盖和所述第二环形半盖相互配合形成一个环形盖将气氛保护组件夹持在送粉组件上方；所述安装座由直段和弧段构成，所述直段的一端连接在所述第二环形半盖上，另一端与所述弧段的一端连接，所述弧段的半径由所加工轴类件的直径确定；所述弧段上沿弧段长度方向间隔开设有三个用于安装通气管道的通孔，三个所述通孔沿弧段径向方向间隔15
°
布置，确保保护气体垂直吹拂在已加工高温区并能保护足够长的距离。
[0012]进一步的，所述通气管道的上端为进气端，下端为出气端，所述进气端的直径为6mm，所述出气端呈锥形结构，锥面角度30
°
，以确保保护气体能够聚集吹拂高温表面。
[0013]进一步的，所述通气管道的出气端距离待加工轴类件的表面为30mm，以确保吹出的保护气流在末端不会出现扩散扰动。
[0014]进一步的，所述直段为10mm的直线段，且离待加工区域最近的通气管道与直段之间预留10
°
的弧形区域，以确定护气体不会扰乱前端激光熔覆加工区域的送粉气流。
[0015]进一步的，所述送粉组件包括与筒身连接的空心连接轴和锥形送粉头，所述空心连接轴与筒身同轴设置；所述锥形送粉头的上端与空心连接轴连接，下端开设有出口，所述出口为激光与粉末汇聚中心口；所述锥形送粉头的外侧壁上间隔设置有若干送粉管道，若干所述送粉管道位于同一水平面上，所述送粉管道的一端为粉末进口，另一端贯穿所述锥形送粉头且与锥形送粉头的内腔连通。
[0016]进一步的，所述筒身的下端端部套设有上端盖，所述上端盖上沿周向设置有若干连接件，所述连接件与所述可调节光粉对中圈连接，所述上端盖与下端盖相适配且所述下端盖配合设置在所述上端盖下方的筒身上。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0018]1、本专利技术可以很有效的解决由于后续气氛保护不足而导致的凝固过程熔覆层氧化夹杂问题，是对现有的同轴气氛保护的补充改进，尤其是针对圆形的轴类件激光熔覆修复技术。
[0019]2、本专利技术能有效减少常规激光熔覆技术所带来的氧化夹杂缺陷，提升激光熔覆层表面金属光泽度。
[0020]3、本专利技术的装置重量轻，安装便捷，不会对原有工艺产生过多影响，且可以根据具体需求在多个激光熔覆设备上反复拆装使用。
附图说明
[0021]图1a为现有技术中普通激光在水平面上的熔覆修复示意图。
[0022]图1b为现有技术中普通激光在轴类件上的熔覆修复示意图。
[0023]图1c为本专利技术在轴类件上的熔覆修复示意图。
[0024]图2为尾端熔覆层保护示意图。
[0025]图3为使用本专利技术装置进行修复的三维示意图。
[0026]图4a为本专利技术装置在同一水平面上圆周待修复区时保护装置安装示意图。
[0027]图4b为本专利技术装置在不同一水平面上圆周待修复区时保护装置安装示意图。
[0028]图5a为本专利技术装置的整体结构示意图。
[0029]图5b为本专利技术装置左视图。
[0030]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴类件激光熔覆修复层高温下惰性气氛保护装置，包括筒身，其特征在于，可调节光粉对中圈、调节螺钉、送粉组件以及用于后续熔覆层凝固气氛保护的气氛保护组件，所述气氛保护组件设置于熔覆路径的后方；所述送粉组件同轴设置在所述筒身的下方；所述可调节光粉对中圈与筒身之间具有间隙，且所述可调节光粉对中圈的外侧面沿周向对称设置有若干所述调节螺钉，通过旋转所述调节螺钉带动下方同轴设置的送粉组件移动，对称布置的两个调节螺钉，一个处于拧紧状态，另一个处于拧松状态下时，所述送粉组件向位于拧紧方向的调节螺钉位置移动，使激光中心与粉末汇聚中心一致；所述气氛保护组件设置在所述送粉组件上方，包括第一环形半盖、第二环形半盖以及连接在第二环形半盖上的安装座，所述第一环形半盖和所述第二环形半盖相互配合形成一个环形盖将气氛保护组件夹持在送粉组件上方；所述安装座由直段和弧段构成，所述直段的一端连接在所述第二环形半盖上，另一端与所述弧段的一端连接，所述弧段的半径由所加工轴类件的直径确定；所述弧段上沿弧段长度方向间隔开设有三个用于安装通气管道的通孔，三个所述通孔沿弧段径向方向间隔15
°
布置，确保保护气体垂直吹拂在已加工高温区并能保护足够长的距离。2.如权利要求1所述的一种轴类件激光熔覆修复层高温下惰性气氛保护装置，其特征在于，所述通气管道的上端为进气端，下端为出气端，所述进气端的直径为6mm，所述出气...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建华，尤涵潇，董刚，李波，陈智君，张群莉，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：