[实用新型]一种用于高精度及稳定成型的激光熔覆装置

说明书

本实用新型提供一种用于高精度及稳定成型的激光熔覆装置，包括激光熔覆头，激光熔覆头下端设置有同轴送粉喷嘴；激光熔覆头上设置有用于固定CCD相机的固定支架，CCD相机安装位置与激光熔覆熔覆区域平行，工作区域与喷嘴平行；CCD相机采集的图片信号传输到电脑中，处理转换为控制工作平台升降的电信号，用于熔覆的基板固定在用伺服机构控制的工作平台上。本实用新型根据喷嘴到基板之间的距离确定CCD相机的位置，通过CCD相机收集到的激光熔覆过程中零件的位置信息控制基板的升降，实现熔覆实时处于最佳的熔覆平面，完成高精度和稳定成型激光熔覆过程。本实用新型结构简单，操作方便，位置可控性高，可以实时控制熔覆过程，实现高精度和稳定成型激光熔覆。

技术领域

本实用新型涉及激光增材制造技术领域，尤其涉及一种用于高精度及稳定成型的激光熔覆装置。

背景技术

激光熔覆技术是在激光束的作用下将熔覆粉末和基体表面一薄层快速加热并同时熔化，快速凝固后形成稀释度极低并与基体形成良好冶金结合质量的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、硬度、耐蚀、强度、耐热、抗氧化等的工艺方法。目前，该技术也广泛应用于零件的激光直接成型，成型过程中不需要考虑零件的复杂度、刀具和夹具，减小了成型周期，零件制造更灵活。然而激光熔覆过程中，表面粘粉造成实际成型尺寸和设计尺寸存在偏差，降低了零件成型稳定性，甚至造成零件的报废。虽然可以采用优化工艺参数、熔覆策略提高成型稳定性，然而仍然无法解决熔层表面粘粉问题，并且采用这些方法增加了实验数据量，使得成型周期变长，增加成型成本。

因此，综上所述，有必要提供一种新型激光熔覆装置以解决现有技术的不足。本实用新型采用CCD相机实时采集熔覆零件尺寸(包括熔覆高度、宽度等)，并将该信息反馈到控制系统，实现熔覆过程的闭环控制，从而可以保证熔覆过程中激光熔覆头与熔覆平面一直处于最佳熔覆距离，可以提高成型稳定性，实现零件的稳定、低成本、短周期快速激光直接成型。

实用新型内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种用于高精度及稳定成型的激光熔覆装置。本实用新型主要根据喷嘴到实验基板之间的距离确定CCD相机的位置，通过CCD相机收集到的激光熔覆过程中零件的位置信息控制实验基板的升降，实现熔覆实时处于最佳的熔覆平面，以完成高精度和稳定成型激光熔覆过程。本实用新型采用的技术手段如下：

一种用于高精度及稳定成型的激光熔覆装置，包括：激光熔覆头，所述激光熔覆头的下端设置有喷嘴，所述喷嘴下方设置有工作平台控制机构，所述工作平台控制机构上设有工作平台，实验基板放置于所述工作平台上并位于喷嘴正下方，激光熔覆头利用激光熔覆技术将原料通过喷嘴打印在实验基板上，实现激光熔覆；

所述激光熔覆头上安装有固定支架，所述固定支架上安装有CCD相机，所述CCD相机通过接线Ⅰ与信息处理与控制设备相连，所述信息处理与控制设备通过接线Ⅱ与工作平台控制机构相连；所述CCD相机用于实时采集熔覆层尺寸，其拍摄的照片通过接线Ⅰ实时传输到信息处理与控制设备进行分析处理，通过反馈调节控制工作平台控制机构运动，实现工作平台的升降和转动。

进一步地，所述固定支架通过螺纹与激光熔覆头固定连接，螺纹内配合连接有螺栓，通过螺栓进行紧固连接。

进一步地，所述固定支架上与激光熔覆头固连的部分呈U形结构，U形结构的两侧板夹在激光熔覆头的两侧，两侧板上均开设有螺纹孔，螺纹孔内开设所述螺纹，两侧板通过螺栓与激光熔覆头的两侧固定连接。

进一步地，所述固定支架上连接有固定块，在固定块与固定支架间安装CCD相机，通过螺钉组将固定块与固定支架紧固，实现CCD相机的固定。

进一步地，所述CCD相机配备有滤光片。

进一步地，所述工作平台控制机构驱动工作平台进行Z轴方向的运动以及绕X轴和Y轴旋转。

进一步地，所述CCD相机的安装位置与激光熔覆熔覆区域平行，其拍照工作区域与喷嘴平行；所述CCD相机的拍照中心所处平面与激光熔覆中最佳熔覆平面重合。