激光除铬及熔覆加工设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种激光除铬及熔覆加工设备和方法，该设备包括：加工机台，其包括夹持机构，所述夹持机构用于夹持待加工件，并配置为能够驱使所述待加工件旋转；机械手臂，其配置为能够沿所述加工机台的第一方向水平移动；激光除铬头，其安装于所述机械手臂上，所述激光除铬头用于通过激光光束对待加工件表面的电镀铬层进行去除；激光熔覆头，其安装于所述机械手臂上，所述激光熔覆头用于通过激光光束对待加工件表面进行熔覆；激光器，其用于产生高能量的加工激光光束，以实现对待加工件表面加工；送粉器，其用于将金属粉末送达待加工件表面，以使所述激光熔覆头实现对待加工件表面进行熔覆

【技术实现步骤摘要】
激光除铬及熔覆加工设备和方法


[0001]本专利技术涉及激光加工的
，特别涉及一种激光除铬及熔覆加工设备和方法
。

技术介绍

[0002]激光熔覆亦称激光熔敷或激光包覆，是一种新的表面改性技术
。
它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层
。
与传统的修复技术相比，激光熔覆后的产品抗蚀性强，镀铬只有当镀层致密无孔隙时才能有保护作用；激光熔覆可在基体表面形成均匀致密的金属涂层，避免了孔隙裂纹的产生，从而彻底阻隔了水分与基体的接触
。
镀铬由于工艺的原因存在了孔隙和裂纹，硬度高，脆性较大，当局部受到压缩或冲击时，铬层极易发生裂纹；激光熔覆的结合力强，激光熔覆层非常的紧致，热影响区非常的小，焊接之后不会出现变形的情况，从根本上杜绝了由于结合力不强造成的剥落现象
。
传统的电镀铬技术的镀层与基体之间为物理结合，但是这种结合的密度不高，容易发生气泡
、
龟裂
、
脱落；激光熔覆技术简化工序提高效率，传统的电镀的修复工序非常的复杂，但是在激光熔覆技术的使用之后修复效果能达到很快
。
在加工前只需对加工件表面进行除油
、
除锈处理，局部微小凹坑不影响加工，且熔覆还可在一定程度上弥补这些缺陷，加工的难度和费用也相应较低；激光熔覆具有环保性，电镀对环境的影响是非常的大，会造成很多的废水，但是激光熔覆则不会，这种技术是一种环保的修复技术，不会产生任何废气
、
废液，对环境无任何影响
。
[0003]综合上述激光熔覆技术与电镀的加工效率和加工优势，采用激光熔覆技术进行对加工件表面熔覆再制造可达到或超过原工艺新产品的使用寿命，降低成本，重复利用
。
激光熔覆技术以极高的性价比，以及清洁
、
环保的加工过程，成为取代电镀工艺的大趋势
。
所以去除材料表面的电镀铬层并进行激光熔覆势在必行，现有技术中激光除铬设备和激光熔覆设备是两套独立的系统，因此造成了设备成本的增加，而且对同一工件进行激光除铬后再装卡于激光熔覆设备上，进行下一道激光熔覆工序，这样造成了人力浪费，不利于提高工作效率
。

技术实现思路

[0004](
一
)
专利技术目的
[0005]本专利技术的目的是提供一种激光除铬及熔覆加工设备和方法，不仅可节约设备成本，而且可避免人力浪费，有利于提高工作效率
。
[0006](
二
)
技术方案
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种激光除铬及熔覆加工设备，包括：加工机台，其包括夹持机构，所述夹持机构用于夹持待加工件，并配置为能够驱使所述待加工件旋转；机械手臂，其配置为能够沿所述加工机台的第一方向水平移动；激光除铬头，其安装于所述机械手臂上，所述激光除铬头用于通过激光光束对待加工件表面的电镀铬层进行去除；激光熔覆
头，其安装于所述机械手臂上，所述激光熔覆头用于通过激光光束对待加工件表面进行熔覆；激光器，其用于产生高能量的加工激光光束，以实现对待加工件表面加工；送粉器，其用于将金属粉末送达待加工件表面，以使所述激光熔覆头实现对待加工件表面进行熔覆
。
[0008]进一步地，所述激光器包括：大能量数百皮秒激光器
、
千瓦级纳秒激光器或大功率激光器
。
[0009]进一步地，所述激光器包括：激光能量大于或等于
100mj
；功率大于或等于
1000W。
[0010]进一步地，激光入射通道的延伸方向与激光投射通道的延伸方向之间的夹角小于
90
°
。
[0011]进一步地，所述激光除铬头和所述激光熔覆头均包括沿激光入射后依次设置的透镜组
。
[0012]进一步地，激光除铬头的透镜组包括按照激光入射方向依次设置的激光准直镜头
、
振镜镜组
、
激光场镜组和激光保护镜；激光熔覆头的透镜组包括按照激光入射方向依次设置的由激光准直镜头
、
积分镜组
、
反射镜
、
聚焦镜和激光保护镜
。
[0013]进一步地，所述激光除铬头和所述激光熔覆头沿所述加工机台的第一方向间隔设置，且所述激光除铬头和所述激光熔覆头沿所述加工机台的第二方向间隔设置；其中，第一方向与第二方向相互垂直
。
[0014]本专利技术的第二方面提供了一种激光除铬及熔覆加工方法，包括：将待加工件夹持，并驱使所述待加工件旋转；激光光束对旋转的待加工件表面的电镀铬层进行周向去除，激光光束水平移动，以实现激光光束对所述待加工件表面的电镀铬层进行轴向去除；将金属粉末送达待加工件表面，激光光束对旋转的待加工件表面进行周向熔覆，激光光束水平移动，以实现激光光束对所述待加工件表面的轴向熔覆，得到所述待加工件表面的熔覆层
。
[0015]进一步地，除铬线速度和熔覆线速度均设为
10
‑
200m/min
；熔覆效率为1‑
5m2/hr。
[0016]进一步地，所述待加工件设为圆柱体
。
[0017](
三
)
有益效果
[0018]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0019]本专利技术实施例将激光除铬头和激光熔覆头集成于机械手臂上，使得在除铬或者熔覆时共用一套设备，节约了设备成本；而且对同一待加工件进行激光除铬后可直接进行下一道激光熔覆工序，无需再装卡，这样可避免人力浪费，有利于提高工作效率
。
附图说明
[0020]图1是根据本专利技术第一实施方式的激光除铬及熔覆加工设备的结构示意图；
[0021]图2是根据本专利技术第二实施方式的激光除铬及熔覆加工设备的结构示意图；
[0022]图3是根据本专利技术第三实施方式的激光除铬及熔覆加工设备的结构示意图；
[0023]图4是根据本专利技术第四实施方式的激光除铬及熔覆加工设备的结构示意图；
[0024]附图标记：
[0025]1‑
加工机台；2‑
夹持机构；3‑
机械手臂；4‑
激光除铬头；5‑
激光熔覆头；6‑
送粉器；7‑
激光器；
11
‑
待加工件
。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的目的
、
技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明
。
应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围
。
此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种激光除铬及熔覆加工设备，其特征在于，包括：加工机台，其包括夹持机构，所述夹持机构用于夹持待加工件，并配置为能够驱使所述待加工件旋转；机械手臂，其配置为能够沿所述加工机台的第一方向水平移动；激光除铬头，其安装于所述机械手臂上，所述激光除铬头用于通过激光光束对待加工件表面的电镀铬层进行去除；激光熔覆头，其安装于所述机械手臂上，所述激光熔覆头用于通过激光光束对待加工件表面进行熔覆；激光器，其用于产生高能量的加工激光光束，以实现对待加工件表面加工；送粉器，其用于将金属粉末送达待加工件表面，以使所述激光熔覆头实现对待加工件表面进行熔覆
。2.
根据权利要求1所述的激光除铬及熔覆加工设备，其特征在于，所述激光器包括：大能量数百皮秒激光器
、
千瓦级纳秒激光器或大功率激光器
。3.
根据权利要求2所述的激光除铬及熔覆加工设备，其特征在于，所述激光器包括：激光能量大于或等于
100mj
；功率大于或等于
1000W。4.
根据权利要求1所述的激光除铬及熔覆加工设备，其特征在于，激光入射通道的延伸方向与激光反射通道的延伸方向之间的夹角小于
90
°
。5.
根据权利要求1所述的激光除铬及熔覆加工设备，其特征在于，所述激光除铬头和所述激光熔覆头均包括沿激光入射后依次设置的透镜组
。6.
根据权利要求5所述的激光除铬及熔覆加工设备，其特征在于，激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：许昌，彭钦军，薄勇，王志敏，涂玮，邹跃，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：