[发明专利]一种旋转激光熔覆系统及其熔覆方法

说明书

本发明涉及激光熔覆技术领域，具体涉及一种旋转激光熔覆系统及其熔覆方法。其可用于实现工件不可旋转、不对称或自由形态表面的内部熔覆，可以在零件不能旋转情况下完成熔敷。本发明包括穿设于固定外轴一、固定外轴二和固定外轴三的旋转主轴，旋转主轴的内设置有L型光束路径、送水路径和粉路通道，L型光束路径光束入口与激光器连接，L型光束路径的出口伸出于旋转主轴的出口，L型光束路径上设置有铜反射镜、准直镜片，聚焦镜片；粉路入口设置于固定外轴三上，每个送粉通道的外侧壁上设置有与粉路入口相通的孔，送粉通道的出口与L型光束路径的激光焦点位置重合；水路的送水口和出水口设置于固定外轴二上。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，具体涉及一种旋转激光熔覆系统及其熔覆方法，可用于工件的不可旋转、不对称或自由形态表面的内表面强化处理。

背景技术

激光熔覆是一种新的表面改性技术，该技术利用高能密度的激光束将熔覆材料熔化，使之与基材表层一起熔凝形成冶金结合的熔覆层，从而提高基体材料的耐腐、耐磨、润滑和抗氧化等服役行为。

目前，在轧钢辊、液压缸外表面强化领域激光熔覆技术获得了广泛应用(如专利CN108950545 B，CN 111719148 A等)。同时，随着激光熔覆应用的拓展，众多企业开始探索内表面激光熔覆技术，并在液压缸内壁获得应用。如专利CN111593340A，CN 106702380 B，CN110616426 A和CN 209636323 U等所示内孔激光熔覆头可用于简单回转体类工件内表面熔覆强化。但是，上述内孔激光熔覆采用固定式熔覆头，并不能满足以发动机缸套为代表不对称或自由形态表面的内部熔覆，大大限制了激光熔覆的应用范围。

目前，针对不可旋转、不对称或自由形态表面的内表面强化处理，以欧瑞康美科为代表的众多企业和研究机构依托热喷涂技术，开发了多种旋转热喷涂喷枪，实现了不对称或自由形态表面的内部涂覆(如专利CN 105121670 B，CN110643924A，CN 110965006 A等)。但是，热喷涂涂层制备过程为粉末部分熔融过程，导致涂层不可避免存在气孔、裂纹等缺陷，且涂层与基体的结合更多为机械咬合，限制了热喷涂涂层在冲击、高载荷等工况运行零件的表面强化。因此，如能实现异性零件的内表面的激光熔覆强化处理，则可显著提升相关零部件的服役性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种旋转激光熔覆装置，其可用于实现工件不可旋转、不对称或自由形态表面的内部熔覆，可以在零件不能旋转情况下完成熔敷。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种旋转激光熔覆系统，包括旋转主轴和从上到下依次设置的固定外轴一、固定外轴二和固定外轴三；

所述的旋转主轴垂直穿设于固定外轴一、固定外轴二和固定外轴三，旋转主轴为上部敞口的中空结构，下部圆周壁上设置有出口，旋转主轴的轴线位置设置有L型光束路径，L型光束路径光束入口与激光器连接，L型光束路径的出口伸出于旋转主轴的出口，L型光束路径的折弯处设置有铜反射镜，所述的L型光束路径的上部设置有准直镜片，中部设置有聚焦镜片；

所述的固定外轴三上均布设置有粉路入口，围绕L型光束路径的中部设置有一圈柱状送粉通道，每个送粉通道的外侧壁上设置有与粉路入口相通的孔，送粉通道的出口与L型光束路径的激光焦点位置重合；

旋转主轴内还设置有送水路径，水路的送水口和出水口设置于固定外轴二上。

进一步，固定外轴一上通过QBH光纤连接件设置有光纤，光纤连接激光器。

进一步，固定外轴一与旋转主轴之间通过圆锥滚子轴承连接。

进一步，旋转主轴与电动机连接，实现旋转。

进一步，送水路径设置于送粉通道与旋转主轴的外壁之间。

进一步，旋转主轴和固定外轴二之间设置有密封件。