一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备及工艺的制作方法

本发明属于激光增材，具体是一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备及工艺。

背景技术：

1、工业机柜通常由普通钢制板材经形变而成，在无外界干扰时，为内部元器件提供一定的保护作用，但当受到故意破坏时，难以抵抗外界的冲击(破坏)作用，如锤击、切割、火焰烧蚀等，造成设备及器件的损失，普通钢制板材无法提升工业机柜的防护性能，以抵御冲击体，有效吸收或分散冲击体的能量。因此，有必要提供一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备及工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备，其包括：加工工位，用于放置待加工钢体，所述加工工位的正上方设置有两个激光熔覆机构，所述激光熔覆机构在自走状态下在钢体原位生成碳化物陶瓷夹层；

2、所述激光熔覆机构包括：定位滑轨，其上方滑动设置有主架板，所述主架板上等距分布有多个分位架，各所述分位架均呈竖直设置，并能够沿主架板滑动调节，所述分位架上均竖向滑动安装有升降板，所述升降板的一端安装有激光熔覆器。

3、进一步，作为优选，两个所述激光熔覆机构分布设置在加工工位的横向与纵向方位处，且所述钢体能够在加工工位上自由角度调整，从而使得钢体上形成与钢体侧边呈倾斜或平行状态的碳化物陶瓷夹层，位于横、纵向的两个所述激光熔覆机构相交替工作。

4、进一步，作为优选，所述激光熔覆器包括：转向圆盘，其上端面与驱动部的输出端相固定，所述转向圆盘的下方固定有外壳，所述外壳内转动设置有联轴，所述外壳的一端转动设置有侧分盘，所述侧分盘与联轴相固定，且所述外壳的另一端安装有旋转电机，所述旋转电机的输出端与联轴相连接，所述侧分盘上固定有激光器，所述激光器内设有激光发生装置，且所述激光器的下端面安装有双通道喷嘴。

5、进一步，作为优选，所述激光器的下方安装有轴端体，所述轴端体上左右对称固定有联杆，所述联杆的一端滑动连接在激光器上，所述轴端体与激光器之间连接有微调伸缩杆；

6、所述激光器能够分别提供第一激光射线与第二激光射线。

7、进一步，作为优选，所述双通道喷嘴包括：定位端套，设置在轴端体下方，所述定位端套内固定有金属导头，所述金属导头内设有激光通道；

8、所述金属导头内还设置有环形通道，所述环形通道的下方分布有多个送粉孔腔，所述轴端体外连接有第一送粉管，所述第一送粉管的一端穿接在轴端体上，并与所述环形通道相连通；

9、所述定位端套与金属导头之间配合形成有粉料通道，所述粉料通道上连接有第二送粉管，所述定位端套下方位于金属导头外设有调节喷嘴，所述调节喷嘴与金属导头之间配合形成环形粉腔。

10、进一步，作为优选，所述调节喷嘴包括：固定轴环，其侧壁上圆周分布有多个配板，各所述配板的一侧相互堆叠抵靠，所述配板均通过铰轴转动连接在固定轴环上，所述固定轴环外可相对偏转的同轴设置有转套，所述转套上开设有多个斜导孔，各所述配板上靠近固定轴环的一端固定有轴销，所述轴销滑动设置在斜导孔内。

11、进一步，作为优选，所述送粉孔腔相对金属导头轴线的倾斜角度为12°，且所述环形粉腔在调节喷嘴调节下相对金属导头轴线的倾斜角度在10°至23°范围内。

12、进一步，作为优选，横、纵向的两个所述激光熔覆机构交叉工作时在钢体表面形成多个熔覆交点，而在熔覆交点处第一次经过的所述激光熔覆机构能够由双通道喷嘴中的环形粉腔进行碳粉扩散式喷射，而第二次经过的所述激光熔覆机构能够由双通道喷嘴中的送粉孔腔进行金属粉料射流喷洒。

13、进一步，作为优选，一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备的制备方法，其包括以下步骤：

14、步骤1.定位调节；将钢体放置在加工工位上，并对其自由角度调整，同时根据钢体厚度以及加工工艺，对激光熔覆机构上的激光器进行转调；

15、步骤2.首次激光熔覆；由处于横向的各所述激光熔覆机构优先匀速进行激光熔覆，此时激光器采用第一激光射线，同时激光熔覆器上的双通道喷嘴能够通过送粉孔腔以及环形粉腔进行金属粉料和碳粉气流输送；

16、步骤3.熔覆交点首次处理；当横向的各所述激光熔覆机构经过拟定的熔覆交点时，激光熔覆器上双通道喷嘴中的送粉孔腔停止工作，此时仅环形粉腔处于打开并在钢体上形成碳化物薄层；

17、步骤4.后续激光熔覆；由处于纵向的各所述激光熔覆机构匀速进行激光熔覆，此时激光器采用第一激光射线，同时激光熔覆器上的双通道喷嘴能够通过送粉孔腔以及环形粉腔进行金属粉料和碳粉气流输送

18、步骤5.熔覆交点跟进处理；当纵向的各所述激光熔覆机构经过拟定的熔覆交点时，激光熔覆器上双通道喷嘴中的环形粉腔停止工作，此时仅送粉孔腔处于打开，并在钢体上与碳化物薄层熔合形成碳化物覆盖层。

19、步骤6.重复上述步骤2-5，实现碳化物陶瓷夹层重复交熔，并在最后焊接外钢体。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、本发明采用激光熔覆法制备，激光熔覆作用下原位形成碳化物陶瓷夹层。碳化物陶瓷夹层形状、厚度、致密度可控性高，钢体与陶瓷夹层界面过渡良好，充分达到冶金结合。激光高效充分的热源可使材料间冶金结合更充分。

技术特征：

1.一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备，其特征在于：其包括：加工工位，用于放置待加工钢体(1)，所述加工工位的正上方设置有两个激光熔覆机构(2)，所述激光熔覆机构(2)在自走状态下在钢体原位生成碳化物陶瓷夹层(11)；

2.根据权利要求1所述的一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备，其特征在于：两个所述激光熔覆机构(2)分布设置在加工工位的横向与纵向方位处，且所述钢体(1)能够在加工工位上自由角度调整，从而使得钢体(1)上形成与钢体(1)侧边呈倾斜或平行状态的碳化物陶瓷夹层(11)，位于横、纵向的两个所述激光熔覆机构(2)相交替工作。

3.根据权利要求1所述的一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备，其特征在于：所述激光熔覆器(3)包括：转向圆盘(31)，其上端面与驱动部(32)的输出端相固定，所述转向圆盘(31)的下方固定有外壳(33)，所述外壳(33)内转动设置有联轴，所述外壳(33)的一端转动设置有侧分盘(34)，所述侧分盘(34)与联轴相固定，且所述外壳(33)的另一端安装有旋转电机(36)，所述旋转电机(36)的输出端与联轴相连接，所述侧分盘(34)上固定有激光器(35)，所述激光器(35)内设有激光发生装置，且所述激光器(35)的下端面安装有双通道喷嘴(4)。

4.根据权利要求3所述的一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备，其特征在于：所述激光器(35)的下方安装有轴端体(37)，所述轴端体(37)上左右对称固定有联杆(38)，所述联杆(38)的一端滑动连接在激光器(35)上，所述轴端体(37)与激光器(35)之间连接有微调伸缩杆；

5.根据权利要求3所述的一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备，其特征在于：所述双通道喷嘴(4)包括：定位端套(41)，设置在轴端体(37)下方，所述定位端套(41)内固定有金属导头(42)，所述金属导头(42)内设有激光通道(43)；

6.根据权利要求5所述的一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备，其特征在于：所述调节喷嘴(5)包括：固定轴环(51)，其侧壁上圆周分布有多个配板(54)，各所述配板(54)的一侧相互堆叠抵靠，所述配板(54)均通过铰轴转动连接在固定轴环(51)上，所述固定轴环(51)外可相对偏转的同轴设置有转套(52)，所述转套(52)上开设有多个斜导孔(53)，各所述配板(54)上靠近固定轴环(51)的一端固定有轴销(55)，所述轴销(55)滑动设置在斜导孔(53)内。

7.根据权利要求6所述的一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备，其特征在于：所述送粉孔腔(44)相对金属导头(42)轴线的倾斜角度为12°，且所述环形粉腔在调节喷嘴(5)调节下相对金属导头(42)轴线的倾斜角度在10°至23°范围内。

8.根据权利要求6所述的一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备，其特征在于：横、纵向的两个所述激光熔覆机构(2)交叉工作时在钢体表面形成多个熔覆交点，而在熔覆交点处第一次经过的所述激光熔覆机构(2)能够由双通道喷嘴(4)中的环形粉腔进行碳粉扩散式喷射，而第二次经过的所述激光熔覆机构(2)能够由双通道喷嘴(4)中的送粉孔腔(44)进行金属粉料射流喷洒。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备工艺，其特征在于：其包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种碳化物陶瓷钢板异质结构复合板制备设备及工艺，其包括：加工工位，用于放置待加工钢体，所述加工工位的正上方设置有两个激光熔覆机构，所述激光熔覆机构在自走状态下在钢体原位生成碳化物陶瓷夹层；所述激光熔覆机构包括：定位滑轨，其上方滑动设置有主架板，所述主架板上等距分布有多个分位架，各所述分位架均呈竖直设置，并能够沿主架板滑动调节，所述分位架上均竖向滑动安装有升降板，所述升降板的一端安装有激光熔覆器。

技术研发人员：程春龙,陈正
受保护的技术使用者：苏州朗威电子机械股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1