УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ МНОГОСЛОЙНОЙ НАПЛАВКИ ПОРОШКОВЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Полезная модель относится к области лазерной обработки материалов, в частности, к устройству для лазерной многослойной наплавки порошковыми материалами и может быть использована для получений деталей с наплавленными поверхностями в различных отраслях машиностроения.
Известно устройство для лазерной многослойной наплавки порошковых материалов, содержащее лазерную головку с фокусирующей системой, механизм перемещения лазерной головки, кронштейн для ее крепления, трубку для боковой подачи порошкового материала и систему для закрепления и перемещения детали (RU 2104135 C1, B23K 26/00, 10.02.1998).
Однако, в известном устройстве отсутствует защита наплавляемой поверхности и наплавляемого порошкового материала от воздействия окружающей среды, что приводит к появлению дефектов в наплавленном слое, а также не предусмотрено слежение за толщиной наплавленного слоя, не обеспечивается слежение за расстоянием между лазерной головкой и наплавляемой поверхностью, в результате чего возможны отклонения наплавленного слоя от заданного и получение неравномерного наплавленного слоя и соответственно низкое качество наплавленных поверхностей.
Задачей создания полезной модели является повышение качества наплавленной поверхности путем обеспечения защиты от воздействия окружающей среды, обеспечения заданного расстояния между лазерной головкой и наплавляемой поверхностью и корректировки взаимного положения технологической оснастки и детали.
Для этого устройстве для лазерной многослойной наплавки порошковых материалов, содержащем лазерную головку с фокусирующей системой, кронштейн для ее крепления, трубку для боковой подачи порошкового материала и систему для закрепления и перемещения детали, лазерная головка снабжена формирующим газовый поток соплом со штуцером для ввода защитного газа, а устройство снабжено системой вертикального перемещения лазерной головки, связанной с кронштейном, датчиком измерения расстояния между срезом сопла и поверхностью наплавляемой детали, датчиком-щупом с системой его перемещения, блоком управления с персональным компьютером, при этом блок управления связан с компьютером, с датчиком измерения расстояния и с системой перемещения лазерной головки и системой перемещения наплавляемой детали, а датчик измерения расстояния и трубка подачи порошкового материала закреплены на кронштейне.
На чертеже представлена схема устройства для лазерной наплавки.
Устройство для лазерной многослойной наплавки состоит из технологической лазерной головки 9, системы 13 вертикального перемещения лазерной головки, кронштейна 12 для крепления, трубки для боковой подачи порошкового материала и системы СП для закрепления и перемещения детали. Устройство содержит также контактный датчик-щуп 4 с системой его перемещения 5. Технологическая лазерная головка 9 включает: фокусирующую оптику 8, формирующее защитный поток сопло 10 с окном для ввода лазерного излучения 6 и штуцером 7 для ввода защитного газа. Датчик 2 измерения расстояния между срезом сопла и наплавляемой поверхностью детали 1, лазерная головка и трубка для подачи порошкового материала соединены жестко на одном кронштейне 12. Кронштейн 12 закреплен на каретке системы вертикального перемещения 13. Блок управления БУ связан с персональным компьютером ПК, датчиком измерения расстояния 2, системой 5 перемещения контактного датчика-щупа 4 и системой перемещения наплавляемой детали 14 и системой вертикального перемещения 13.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом наплавки в БУ 15 из ПК 16 загружается траектория перемещения лазерной головки в процессе наплавки. Траектория предварительно обрабатывается ПК без лазерного излучения и подачи порошкового материала. В заранее заданных точках траектории движение лазерной головки прекращают и контактный датчик-щуп 4 опускают системой 5 до контакта с поверхностью детали и полученные координаты посылаются в БУ, где производится коррекция соответствующей точки траектории движения лазерной головки 9 с учетом полученной информации. Датчик-щуп 4 поднимается в исходное положение. Таким образом, производится корректировка всех заданных точек траектории.
Во время обработки деталь 1 перемещается в направлении X с требуемой скоростью. Через трубку 3, жестко связанную с лазерной головкой, подается посредством газа порошковый материал. Через отверстие 7 в лазерную головку 9 подается защитный газ соосно с лазерным лучом 11. Датчик 2 производит измерение расстояния от точки А до точки Б. Сигнал от датчика 2 поступает в БУ. Измеренное расстояние пересчитывается в зазор Д между срезом сопла 10 и наплавляемой поверхностью детали 1 с учетом угла поворота оси измерений и вертикальной оси перемещения лазерной головки. В момент, когда измеренный зазор будет отличимым от заданного в БУ формируется сигнал, поступающий в двигатель Д системы перемещения 13, чтобы скорректировать взаимное положение технологической оснастки и детали. Для обработки цилиндрических поверхностей БУ корректирует измерения расстояний с учетом радиуса обрабатываемой детали.
Таким образом, данное устройство для лазерной наплавки обеспечивает равномерность нанесения наплавленного слоя, постоянную высоту валиков, защиту наплавляемой поверхности и слоев от окисления и загрязнений, что обеспечивает высокое качество наплавляемых поверхностей и их геометрическую точность.