一种用于激光熔覆冷却装置的制作方法

本发明涉及激光熔覆领域，具体地说是一种用于激光熔覆冷却装置。

背景技术：

激光熔覆技术是一种利用激光处理的表面改性技术，涉及光、电、计算机、材料、化学、物理、机等多个领域的一项高新技术，随着大功率激光器的发展而兴起的一种全新的表面改性技术，利用激光熔覆成形技术可以直接制造出具有一定功能特性、组织良好、致密的零件或模具。在汽车、航空航天中重要零件的加工制造，维修、复杂异形零件生产、研发中的快速模具制造、军工企业中对于高精端武器的研发制造等都有涉足。在激光熔覆过程中，粉末经同轴送粉喷嘴喷出送到基体表面，通过吸收激光能量熔化与基板吸收能量熔化共同形成熔池，喷嘴按照计算机控制的扫描路径运行，送粉器送达基材表面的粉末吸收光能不断熔化，然后快速凝固，从而实现成型制造、表面修复等。

在整个加工过程中，为了保证熔覆质量就要求熔覆时基板以及工件的温度不能太高，但由于激光熔覆过程中，对工件不能像传统加工那样用油冷降温，而且熔覆过程中基板及零件吸收激光的能量来不及散失，随着能量的积累温度越升越高，将导致基板翘曲，影响熔覆精度。而且工件温度的升高也将导致熔覆过程中零件z轴方向增长缓慢甚至失败坍塌，很大程度上影响激光熔覆加工质量，保证工件及基板处于比较合适的温度，防止基板翘曲，保证熔覆过程中沿z轴方向上的增长可以顺利，防止坍塌，从而提高成形质量。因此，控制温升对整个熔覆工艺至关重要。

现有的冷却技术中大多数都为研究怎么降低激光加工头喷嘴处温度，而对于工件及基板的降温研究的很少，所以工件没有得到恰当的温度控制将是影响激光熔覆质量及效率非常重要的一个因素。

技术实现要素：

根据上述提出的技术问题，本发明的目的在于提供一种用于激光熔覆冷却装置，使激光熔覆中能降低工件表面温度得到更好成形件加工质量。

本发明的技术方案如下：

一种用于激光熔覆冷却装置，包括：激光加工头、螺旋冷水管，具体结构如下：

螺旋冷水管设有水平圆管和沿竖直方向上的螺旋管，螺旋冷水管的底部为水平圆管，螺旋冷水管的上部是与激光加工头的喷嘴斜面平行的螺旋管，螺旋冷水管的端口分别为出水口和进水口，激光加工头的中心线与螺旋冷水管的中心线位于一条直线上，且螺旋冷水管螺旋围绕在激光加工头及激光加工头的喷嘴附近。

所述的用于激光熔覆冷却装置，螺旋冷水管中的冷却水从进水口进入，冷却水沿着螺旋管方向到达加工喷嘴下平面，在喷嘴下平面水平螺旋至喷嘴附近，螺旋冷水管中冷却水沿喷嘴的斜面方向向上螺旋，螺旋冷水管中冷却水从出水口流出，流入制冷水箱。

所述的用于激光熔覆冷却装置，激光加工头的外侧设置锁紧环，锁紧环设有开口，在所述开口处设有用于联结紧固的内螺纹孔，锁紧环与激光加工头通过螺钉与锁紧环上的内螺纹孔螺纹连接紧固，可拆卸的连杆一端卡在锁紧环上，所述连杆的另一端与螺旋冷水管固连。

所述的用于激光熔覆冷却装置，锁紧环的开口不封闭，锁紧环通过连杆与螺旋冷水管连接，激光加工头与螺旋冷水管通过连杆、锁紧环连接。

所述的用于激光熔覆冷却装置，三个连杆沿激光加工头中心线对称设置。

所述的用于激光熔覆冷却装置，螺旋冷水管的底部设有温度传感器，温度传感器通过带有开口的刚性环与螺旋冷水管连接，温度传感器外接电源，并将温度信号转化为电信号，便于控制螺旋冷水管中冷却水流速。

所述的用于激光熔覆冷却装置，螺旋冷水管采用适于激光熔覆环境下耐高温、导热率高材料、刚性好、强度高的材料，锁紧环与连杆采用适于激光熔覆环境下刚性好、强度高的材料。

本发明的设计思想是：

在激光熔覆成形件过程中，光纤发出的光经过一镜组后，到达了激光加工头上，为了保证加工质量，要保证基板不翘曲，工件z轴正常增长，基板和工件温度都不能过高，必须对基板及工件进行降温处理。本发明用于激光熔覆冷却装置中，冷水管通过进水管注入冷却水，到达零件及基板表面，吸收热量后再通过出水口进入制冷箱内。在冷却过程中通过温度传感器控制水速快慢，从而可以更快降低零件表面温度。

由于以上技术方案的运用，本发明相比于现有技术的优点及有益效果是：

1、由于本发明通过设置螺旋冷水管围绕在加工头与加工工件表面，一定程度上解决了目前难于降低工件温度难题，螺旋管的水流方向也与温度散热方向形成一定对流，可以加快散热，在冷水管低端设置的温度传感器可以实时控制冷却水流速。

2、本发明的冷水管的尺寸形状对激光熔覆加工位置影响小，降低了工件表面温度，可有效提高熔覆效率以及熔覆速度，也降低了熔覆过程中失败率。

3、本发明设计结构简单，操作方便，且制造成本低，对工件表面温度的控制有一定效果，适合推广使用。

4、基于上述理由，本发明可在激光熔覆等领域广泛推广。

附图说明

图1是本发明用于激光熔覆冷却装置等轴侧图。

图2是本发明用于激光熔覆冷却装置的府视图。

图3是本发明用于激光熔覆冷却装置的仰视图。

图中，1激光加工头；2进水口；3出水口；4螺旋冷水管；5锁紧环；6螺钉；7连杆；8温度传感器；9喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图3所示，本发明用于激光熔覆冷却装置，主要包括：激光加工头1、进水口2、出水口3、螺旋冷水管4、锁紧环5、螺钉6、连杆7、温度传感器8、喷嘴9等，具体结构如下：

螺旋冷水管4设有水平圆管和沿竖直方向上的螺旋管，螺旋冷水管4的底部为水平圆管，螺旋冷水管4的上部是与激光加工头1的喷嘴9斜面平行的螺旋管，螺旋冷水管4的端口分别为出水口3和进水口2，激光加工头1的中心线与螺旋冷水管4的中心线位于一条直线上，且螺旋冷水管4螺旋围绕在激光加工头1及激光加工头1的喷嘴附近。螺旋冷水管4中的冷却水从进水口2进入，冷却水沿着螺旋管方向到达加工喷嘴下平面，在喷嘴下平面水平螺旋至喷嘴9附近，螺旋冷水管4中冷却水沿喷嘴9的斜面方向向上螺旋，螺旋冷水管4中冷却水从出水口3流出，流入制冷水箱。

激光加工头1的外侧设置锁紧环5，锁紧环5设有开口，在所述开口处设有用于联结紧固的内螺纹孔，锁紧环5与激光加工头1通过螺钉6与锁紧环5上的内螺纹孔螺纹连接紧固，可拆卸的连杆7一端卡在锁紧环5上，所述连杆7的另一端与螺旋冷水管4固连。锁紧环5的开口不封闭，锁紧环5通过连杆7与螺旋冷水管4连接，激光加工头1与螺旋冷水管4通过连杆7、锁紧环5连接，随激光加工头1一起完成熔覆过程中对工件的降温作用。

螺旋冷水管4的底部设有温度传感器8，温度传感器8通过带有开口的刚性环与螺旋冷水管4连接，温度传感器8外接电源，并将温度信号转化为电信号，当温度高于某一设定之后将自动打开进水口2，便于控制螺旋冷水管4中冷却水流速。

三个连杆7沿激光加工头1中心线对称设置，螺旋冷水管4材料为耐高温、导热率高材料、刚性好、强度高，锁紧环5与连杆7的刚性好、强度高。

在激光熔覆成形件过程中，光纤发出的光经过一镜组后，到达激光加工头1上，为了保证加工质量，要保证基板不翘曲，工件z轴正常增长，基板和工件温度都不能过高，必须对基板及工件进行降温处理。本发明用于激光熔覆冷却装置中，螺旋冷水管4通过进水管2注入冷却水，到达零件及基板表面，吸收热量后再通过出水口3进入制冷水箱内。在冷却过程中通过温度传感器8控制水速快慢，从而可以更快降低零件表面温度。本发明设计结构简单，操作方便，且制造成本低，对激光熔覆过程中温度过高降低工件温度有帮助，适合推广使用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。