[实用新型]小口径管道内壁激光熔覆设备

说明书

技术领域

本实用新型属于机械再制造领域，特别涉及一种激光熔覆设备。 

背景技术

激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、 抗氧化及电器特性等的工艺方法。 

激光熔覆中，绝大多数熔覆设备适用于产品外表面的修复工作，仅有半导体激光或光纤激光因体积小巧可以适用于一些直径在一米以上较大的管道内壁进行熔覆工作，而内径小于一米的管道内壁则无法使用激光熔覆工艺。即使针对较大管道内壁也由于激光熔覆工作时产生大量的烟尘，聚集在管道内，对光学镜片损伤极大，很难持久的用于工业生产；而且用于内壁熔覆的激光光斑较小，导致工作效率较低。 

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种专门针对小口径（0.2m-1m）管道内壁的半导体激光熔覆设备，可以高效率的、长期稳定的工作。 

本实用新型小口径管道内壁激光熔覆设备，包括机床机身、用于固定管道工件的主轴和尾座、设置在机身上部的半导体激光系统、连接半导体激光系统的内壁熔覆头；所述半导体激光系统通过导光臂连接内壁熔覆头，所述内壁熔覆头包括设置在放射镜支架上的反射镜、设置在出光口上端附近的聚光镜组、设置在出光口下端附近的送粉臂。 

作为优化，所述内臂熔覆头同导光臂连接处设置有第一保护镜，所述出光口和聚光镜组之间设置有第二保护镜片。 

作为优化，所述出光口下端附近设置有吹风管，所述出光口上端设置有吸烟管道。 

作为优化，所述导光臂包括内导光臂和嵌套在内导光臂外部的外导光臂；所述外导光臂连接丝杠，所述丝杠连接电机。 

作为优化，所述吹风管的末端固定连接内臂熔覆头，所述吹风管为伸缩塑料管。 

作为优化，所述半导体激光系统下部连接有升降台。 

固定连接有卡盘。 

本实用新型半导体激光系统包含高功率的半导体激光器、冷水机、电源、控制系统。其高功率的半导体激光器可发射准直光束。内导光臂与半导体激光系统机械连接，外导光臂与内壁熔覆头机械连接，外导光臂通过丝杠，电机带动丝杠旋转，从而带动外导光臂前后移动。准直激光束由半导体激光系统产生经过内、外导光臂的通道到达内壁熔覆头。 

内壁熔覆头内的反射镜安装在可以微调角度的反射支架上，根据需要可以调节出光方向。保护镜为拆卸式，损耗后可方便更换。由于聚焦镜组的焦距一般控制在270-310mm左右，这样较长的焦距才能保证保护玻璃与聚焦点有一定的安全距离。要进入小口径的管道内就必须严格控制内壁熔覆头的尺寸，因此激光准直光束经过反射镜与出射的聚焦光束要形成一个交大的钝角，光斑的聚焦点即熔覆工作点处于内壁熔覆头的斜下方，这样熔化合金粉时产生的大量烟尘就聚集在内壁熔覆头的前方，避免烟尘集中在保护玻璃正下方，再由吹风管、吸烟管道以及尾座内的排烟管形成的循环气流排走，尽可能的降低烟尘污染光学镜片。 

内壁熔覆头尺寸控制在150mm左右，这样能够工作的管道的最小内径就可降到200mm，准直光束与出射光束形成的钝角大概在130-140度。聚焦镜可以控制聚焦光斑的形状，针对管道，通常为了提高工作效率光斑为线状。 

送粉臂由出粉口、吹气口以及内部水冷通道组成，出粉口通过软管连接外部熔覆设备机身上的送粉器；吹气口连接外部的高压保护气体；水冷通道通过软管连接外部的冷水机循环制冷。出粉口在下，输送合金粉末，保护气体由其上部的吹气口吹出，即可保护熔池不被氧化，又可把烟尘吹离出光口。 

出光口呈倒锥形，较小的出光口可以阻挡大量的熔覆烟尘进入口内污染镜片。 

安装在熔覆设备机身上的主轴通过卡盘带动管道旋转，内壁熔覆头就可以扫射管道内壁。电机带动外导光臂进行前后方向的伸缩运动，聚焦光斑就可以螺旋形扫射管道内壁。升降台可手动或电动控制，调节升降台从而控制内壁熔覆头距离内壁的高度，与焦距匹配。工作时，首先调节升降台使内壁熔覆头的焦点刚好到达内壁。内壁熔覆头从主轴一端或尾座一端开始熔覆工作，管道不断旋转，外导管臂通过电机按照程序逐渐移动到尾座或主轴一端。熔覆光斑不断螺旋前进完成工作。 

附图说明

图1为本实用新型小口径管道内壁激光熔覆设备结构示意图。 

图2为本实用新型小口径管道内壁激光熔覆设备内壁熔覆头结构示意图。 

具体实施方式