[发明专利]一种可旋转内孔激光熔覆装置

说明书

一种可旋转内孔激光熔覆装置，包括激光整形系统，旋转密封系统，熔覆枪体系统，动力系统和安装固定系统；激光整形系统下端与旋转密封系统相连接，旋转密封系统实现在旋转状态下，枪体系统所需的水冷、保护气和粉末的供给。本发明解决了传统内孔激光熔覆枪头不能旋转的问题，提高内孔激光熔覆技术的适用性。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，具体涉及一种可旋转内孔激光熔覆装置。

背景技术

激光熔覆技术是一种新兴的增材加工技术。激光熔覆是以聚焦激光束为热源，熔融预制的粉床或汇聚的粉末颗粒流后，使其在基体表面冷却凝固，形成与预期外形一致的堆积体的增材加工技术。激光熔覆可以实现工件表面耐磨、耐腐蚀等保护性覆层的制备，也可以进行金属、陶瓷材料的3D打印。内孔激光熔覆是区别于常规的平面激光熔覆加工的极具创新性的熔覆工艺，是针对于圆筒形零件、腔体类零件的一种新型的激光熔覆技术，具有广泛的应用前景。

现有的内孔激光熔覆设备的技术瓶颈在于，加工内孔工件时，必须使被加工工件回绕孔心轴旋转，限制了内孔熔覆工艺的灵活性与适用范围。中国专利CN204825050U公开了一种内孔用激光熔覆头，通过旋转夹持机构，使得带有内孔的工件回转运动，可以对内孔表面进行激光熔覆。然而，通过旋转工件进行内孔激光熔覆是有工程局限性的。首先，对于质量与体积巨大的大型复杂内孔构件，使其实现高速的回转运动是相当困难的，甚至无法准确、稳定地将其夹持在回转车床上；其次，由于多数内孔工件的质心与内孔中心不重合，高速旋转时有强烈的离心作用导致内孔偏心，使喷嘴与内表面距离产生波动，而为了避免偏心，则需要降低工件转速，这会限制加工效率；另外，通过内孔激光熔覆对大型管网的管道内部进行修复时，管道往往已被焊接，无法转动，因此不能通过传统的内孔激光熔覆工艺进行修复，这使得内孔激光熔覆技术的应用受限。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明提出一种可旋转内孔激光熔覆装置，解决了传统内孔激光熔覆枪头不能旋转的问题，提高内孔激光熔覆技术的适用性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可旋转内孔激光熔覆装置，包括激光整形系统1，旋转密封系统2，熔覆枪体系统3，动力系统4和安装固定系统5；

激光整形系统1下端与旋转密封系统2相连接，旋转密封系统2实现在旋转状态下，枪体系统3所需的水冷、保护气和粉末的供给。

所述激光整形系统1包括激光光纤1.1，激光光纤1.1通过QBH接头1.2与镜片组1.3相连，镜片组1.3将光纤1.1发出的高斯光束整形为准直光束，并沿着枪体轴线方向传播。

所述旋转密封系统2包括旋转密封接头护罩2.7，旋转密封接头护罩2.7通过法兰连接镜片组1.3，旋转密封接头护罩2.7内部通过固定螺丝连接旋转密封接头2.1的定子2.1.1，定子2.1.1内部为转子2.1.2，所述转子2.1.2底部与过渡腔体模块2.4通过螺丝连接，过渡腔体模块2.4外侧均布的过渡腔体流道接口2.5与转子流道接口2.2相连接，而过渡腔体模块2.4的内部流道与延长筒节3.1的内部流道相通。

所述动力系统4使转子2.1.2与枪体系统3进行超过300rpm的高速旋转。

所述定子2.1.1与转子2.1.2之间有4个独立流道，分别为水冷入口、水冷出口、保护气入口和粉末入口；所有流道均在转子2.1.2外表面，在转子2.1.2内部设置一个内径大于准直激光外径的通孔，作为准直激光通路。

所述熔覆枪体系统3包括延长筒节3.1，延长筒节3.1通过螺丝以止扣的方式连接过渡腔体模块2.4，延长筒节3.1末端安装反射镜3.4，送粉喷嘴3.2设置于枪体系统3前端，保证激光束与粉末束流同轴，配重块3.3设置于送粉喷嘴3.2对侧，起到平衡旋转中心的作用。