[发明专利]用于薄板激光熔覆的工装底板、工装装置及熔覆方法

说明书

一种用于薄板激光熔覆的工装装置及熔覆方法，包括设计制造带有热交换通道的工装底板，工装底板可以是一体或者分体装配的。将待激光熔覆薄板置于工装底板上，将压板压在薄板上，压板通过螺栓与工装底板相连，对薄板实施夹紧。激光熔覆过程为：将粉末通过送粉器送出，经送粉管连接到工装底板的进口，在出口处通过送粉管连接到激光熔覆头的粉末喷嘴上。激光熔覆过程中，激光作用于粉末与薄板基体上，形成熔覆层。薄板温度上升，并将热量传递给工装底板，工装底板上热交换通道中有载粉气体与粉末快速流动，与工装底板热交换，对工装底板起到冷却作用，从而降低了薄板熔覆过程的热量积累，减小变形量。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别涉及一种用于薄板激光熔覆的工装底板、工装装置及熔覆方法。

背景技术

激光熔覆技术作为一种表面改性技术，越来越多地应用于零部件表面强化和再制造。激光熔覆技术通常用于各种类型的零部件，但对于薄板激光熔覆由于热变形严重，应用较少。现有技术公开了一种采用脉冲激光在超薄板上激光熔覆的工艺方法，由于采用了脉冲激光器，激光熔覆效率较低，该技术难以拓展到大功率连续激光熔覆过程。现有技术中还公开了一种采用对称激光熔覆方法对薄板进行激光熔覆的工艺，尽管抑制了热变形，但激光熔覆过程复杂，且必须对薄板两侧同时熔覆，限制了应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于薄板激光熔覆工装装置及熔覆方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，本发明提供了一种用于薄板激光熔覆方法，包括以下步骤：

将待激光熔覆的薄板置于带有热交换通道的工装底板上，将压板压在所述薄板上，对所述薄板实施夹紧；

将熔覆用粉末通过埋设在所述工装底板中的热交换通道输送到激光熔覆头的粉末喷嘴上；

执行激光熔覆操作，激光产生的热量通过所述工装底板与热交换通道中流动的载粉气体、熔覆用粉末进行热交换。

其中，所述热交换通道中流动的载粉气体为氩气、氮气和/或氦气，载粉气体的流量控制在3-10 L/min。

其中，所述激光熔覆头的粉末喷嘴采用侧向送粉或同轴送粉，即粉末流轴心与激光束轴心重合。

其中，在激光熔覆过程中，激光束是连续激光或脉冲激光。

其中，熔覆用粉末包括金属粉末、合金粉末和/或非金属粉末，粉末直径分布为2-100μm。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种工装底板，其中，

所述工装底板上设置有热交换通道，所述热交换通道是通过在作为整体的所述工装底板上钻孔加工形成，或者通过分体各自加工后装配得到。

其中，所述热交换通道是直线通道或任意曲线通道。

其中，所述热交换通道是一条热交换通道或多条热交换通道。

其中，所述热交换通道中装配导热性能优良的铜管、铝管或碳纤维管，管通过过盈配合置于热交换通道中，或通过钎焊剂粘接于热交换通道中。

作为本发明的再一个方面，还提供了一种工装装置，包括：

激光熔覆头，用于发射激光使施加在待激光熔覆的薄板上的熔覆用粉末熔化形成涂层；

压板和工装底板，用于将待激光熔覆的薄板夹在中间；

其中，所述工装底板采用如上所述的工装底板，且熔覆用粉末通过埋设在所述工装底板中的热交换通道输送到所述激光熔覆头的粉末喷嘴上。

基于上述技术方案可知，本发明的工装装置及熔覆方法相对于现有技术至少具有如下有益效果之一：