一种多功能激光熔覆夹具

本发明涉及激光熔覆夹具，特别是涉及一种多功能激光熔覆夹具。

背景技术：

1、激光熔覆技术是指以不同的添加方法在被熔覆的基体上放置所选择的熔覆材料，利用高能量密度为热源对涂层材料进行辐照射，使材料快速加热至熔融状态，与基体表面熔凝后形成良好冶金结合的表面涂层，利用该技术可以对金属基零件表面进行修复和改性。激光熔覆是一个急热急冷的过程，会在熔覆过程中造成晶粒粗化以及加大裂纹开裂倾向。一方面，在熔覆过前后由于极大的温度差，会在基体表面以及内部产生裂纹；另一方面，由于急冷过程可能晶粒来不及细化造成晶粒粗大，影响涂层的整体性能。为了提高熔覆基体的表面性能，有必要设计一种多功能激光熔覆夹具，针对上述两个方面的问题对熔覆过程进行优化以改善熔覆后涂层的性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多功能激光熔覆夹具，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种多功能激光熔覆夹具，包括底座和固定安装于所述底座顶面的定位部，所述定位部滑动连接有滑块，所述滑块侧面固定安装有咬合机构，所述咬合机构与熔覆基体可拆卸连接，所述熔覆基体底面与所述底座顶面之间设置有脉冲激光加热装置、超声振动装置，所述超声振动装置放置于所述底座顶面，所述脉冲激光加热装置设置于所述超声振动装置顶面，所述底座顶面边缘还放置有支架组件，所述支架组件顶面固接有激光熔覆激光器，所述激光熔覆激光器朝向所述熔覆基体设置；所述超声振动装置用于细化所述熔覆基体的内部晶体组织；所述脉冲激光加热装置用于在所述熔覆基体熔覆过程中保温。

4、优选的，所述定位部包括x方向运动机构和y方向运动机构；所述x方向运动机构与所述y方向运动机构固定连接；所述x方向运动机构和所述y方向运动机构用于实现所述滑块水平位置的转移。

5、优选的，所述咬合机构包括液压驱动装置、驱动杆、压合块和载物平台；所述液压驱动装置底面与所述滑块顶面固定连接，所述液压驱动装置的伸缩端固接有驱动杆，所述驱动杆的一端固接有驱动块，所述驱动块顶面转动连接有压合块，所述压合块的中部与所述载物平台转动连接；所述载物平台的一端与所述液压驱动装置固定连接。

6、优选的，所述脉冲激光加热装置包括固定盒、脉冲激光器、反射镜片、聚光透镜、光线整合器和振镜；所述脉冲激光器、所述反射镜片分别与所述固定盒内壁固定连接，所述脉冲激光器和所述反射镜片正对设置；所述聚光透镜顶面与所述反射镜片的反射光路相互垂直设置并设置于所述反射镜片的上方；所述光线整合器设置于所述聚光透镜的上方；所述振镜设置于所述脉冲激光器、所述反射镜片之间；所述振镜通过电机与所述固定盒内腔侧壁固定连接；所述聚光透镜、所述光线整合器分别与所述固定盒内腔侧壁固定连接。

7、优选的，所述超声振动装置设置有若干个，若干所述超声振动装置底面分别固定连接有超声箱，所述超声振动装置顶端贯穿所述超声箱顶面并与所述熔覆基体底面间隙配合；所述脉冲激光加热装置设置于若干所述超声振动装置之间。

8、优选的，所述超声振动装置包括预压筒、弹簧、压电装置和可调节双头振头；所述预压筒套设并滑动连接在所述压电装置的一端；所述弹簧分别与所述压电装置的一端面、所述预压筒内腔的端面固定连接，所述预压筒底面与所述超声箱内腔底面固定连接；所述压电装置的顶端与所述可调节双头振头可拆卸连接；所述可调节双头振头贯穿所述超声箱顶面并与所述熔覆基体底面间隙配合。

9、本发明具有如下技术效果：

10、通过移动咬合机构对基体进行固定，可避免在熔覆过程中基体的意外移动，减少对熔覆形貌的影响；通过脉冲激光加热装置对基体预热缓冷可减少较大的温度差对熔覆层的开裂性以及微观晶粒的影响；通过超声振动装置可实现对熔覆层晶粒细化的作用。

技术特征：

1.一种多功能激光熔覆夹具，其特征在于，包括底座(7)和固定安装于所述底座(7)顶面的定位部，所述定位部滑动连接有滑块(8)，所述滑块(8)侧面固定安装有咬合机构(2)，所述咬合机构(2)与熔覆基体可拆卸连接，所述熔覆基体底面与所述底座(7)顶面之间设置有脉冲激光加热装置(6)、超声振动装置(5)，所述超声振动装置(5)放置于所述底座(7)顶面，所述脉冲激光加热装置(6)设置于所述超声振动装置(5)顶面，所述底座(7)顶面边缘还放置有支架组件，所述支架组件顶面固接有激光熔覆激光器(1)，所述激光熔覆激光器(1)朝向所述熔覆基体设置；所述超声振动装置(5)用于细化所述熔覆基体的内部晶体组织；所述脉冲激光加热装置(6)用于在所述熔覆基体熔覆过程中保温。

2.根据权利要求1所述的一种多功能激光熔覆夹具，其特征在于：所述定位部包括x方向运动机构(3)和y方向运动机构(4)；所述x方向运动机构(3)与所述y方向运动机构(4)固定连接；所述x方向运动机构(3)和所述y方向运动机构(4)用于实现所述滑块(8)水平位置的转移。

3.根据权利要求1所述的一种多功能激光熔覆夹具，其特征在于：所述咬合机构(2)包括液压驱动装置(2.1)、驱动杆(2.2)、压合块(2.3)和载物平台(2.4)；所述液压驱动装置(2.1)底面与所述滑块(8)顶面固定连接，所述液压驱动装置(2.1)的伸缩端固接有驱动杆(2.2)，所述驱动杆(2.2)的一端固接有驱动块，所述驱动块顶面转动连接有压合块(2.3)，所述压合块(2.3)的中部与所述载物平台(2.4)转动连接；所述载物平台(2.4)的一端与所述液压驱动装置(2.1)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种多功能激光熔覆夹具，其特征在于：所述脉冲激光加热装置(6)包括固定盒(9)、脉冲激光器(4.1)、反射镜片(4.2)、聚光透镜(4.3)、光线整合器(4.4)和振镜(4.5)；所述脉冲激光器(4.1)、所述反射镜片(4.2)分别与所述固定盒(9)内壁固定连接，所述脉冲激光器(4.1)和所述反射镜片(4.2)正对设置；所述聚光透镜(4.3)顶面与所述反射镜片(4.2)的反射光路相互垂直设置并设置于所述反射镜片(4.2)的上方；所述光线整合器(4.4)设置于所述聚光透镜(4.3)的上方；所述振镜(4.5)设置于所述脉冲激光器(4.1)、所述反射镜片(4.2)之间；所述振镜(4.5)通过电机与所述固定盒(9)内腔侧壁固定连接；所述聚光透镜(4.3)、所述光线整合器(4.4)分别与所述固定盒(9)内腔侧壁固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种多功能激光熔覆夹具，其特征在于：所述超声振动装置(5)设置有若干个，若干所述超声振动装置(5)底面分别固定连接有超声箱(10)，所述超声振动装置(5)顶端贯穿所述超声箱(10)顶面并与所述熔覆基体底面间隙配合；所述脉冲激光加热装置(6)设置于若干所述超声振动装置(5)之间。

6.根据权利要求5所述的一种多功能激光熔覆夹具，其特征在于：所述超声振动装置(5)包括预压筒(11)、弹簧(3.1)、压电装置(3.2)和可调节双头振头(3.3)；所述预压筒(11)套设并滑动连接在所述压电装置(3.2)的一端；所述弹簧(3.1)分别与所述压电装置(3.2)的一端面、所述预压筒(11)内腔的端面固定连接，所述预压筒(11)底面与所述超声箱(10)内腔底面固定连接；所述压电装置(3.2)的顶端与所述可调节双头振头(3.3)可拆卸连接；

技术总结
本发明公开一种多功能激光熔覆夹具，将本夹具放置到激光熔覆设备的熔覆平台上，通过底座上的螺栓孔与平台连接。完成固定后，将熔覆基体利用咬合机构进行固定，通过移动装置使基体处于合适的位置后开始进行熔覆。在熔覆开始前将脉冲激光加热装置处于基体底部开始对基体进行预热；预热完成后，断开加热装置，开始进行熔覆工作，在熔覆过程中通过超声振动装置对基体底部进行超声处理；熔覆完成后，打开脉冲激光加热装置，对基体进行保温处理，以减小温度差对熔覆的影响。

技术研发人员：曹猷鸿,殷子强,展琰,孙秀怀,候东旭,李奕彤
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13