ПОДДЕРЖИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКИ ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ

Полезная модель относится к оборудованию для лазерной обработки деталей и узлов машин и механизмов, представляет собой поддерживающее устройство для восстановительной лазерной наплавки крупногабаритных изделий сложных пространственных форм, обеспечивает возможность установки деталей под необходимым углом с помощью механизма крепления с угловой разметкой шагом 1 градус, а также равномерное распределение веса восстанавливаемой детали. Может быть использовано в различных областях машиностроения для ремонтно-восстановительных работ, в том числе для ремонта турбинных лопаток, коленчатых валов.
Устройство обеспечивает надежную фиксацию изделия сложной формы и больших габаритов и работает совместно с координатным столом установки селективной лазерной наплавки, позволяя осуществлять лазерную наплавку под различными углами относительно сопла, подающего порошковую смесь для наплавки. Для выполнения этого, конструкция должна обеспечивать точный шаг угла наплавки, а также перемещение изделия в четырех координатах.
В патенте RU 144469 устройство для лазерной порошковой наплавки снабжено трубкой для боковой подачи порошка с последующим наплавлением на деталь. Устройство снабжено системой закрепления и перемещения детали, подвергаемой наплавке. Деталь располагается в центре устройства для наплавки и перемещается в переделах габаритов устройства.
В патенте RU 158543 перемещается в четырех координатах сама лазерная головка, а подвергаемая наплавке деталь остается неподвижной. Полезная модель относится к узлу подачи лазерного луча и газопорошковой струи в составе установки для газопорошковой лазерной наплавки и не решает проблемы фиксации и позиционирования деталей сложной формы и больших габаритов.
Известен патент RU 2676064, в котором возможность перемещать деталь отсутствует, а наплавка осуществляется на деталь отклонением сопла с порошком. Более того, данное изобретение не ориентировано непосредственно на восстановительную лазерную наплавку крупногабаритных деталей, таких как турбинные лопатки.
В патентах RU 2580180 и RU 2447979 представлены устройства не пригодные для восстановительной наплавки турбинных лопаток, недостатком является отсутствие устройств закрепления изделия, подвергающегося наплавке, а так же его перемещения в момент осуществления восстановительной лазерной наплавки.
Наиболее близкое устройство представлено в патенте RU 142124 (B23K 26/08, опубликованный 20.06.2014 г.), в соответствии с которым лазер с трехкоординатной системой позиционирования закреплен на двух параллельных электроподъемниках, смонтированных на подвижной платформе. Платформа снабжена колесной системой со стопорными стойками. К обрабатываемой крупногабаритной детали или узлу оборудования установка перемещается в горизонтальной плоскости на подвижной платформе на колесах и фиксируется стопорными стойками. С помощью двух электроподъемников лазер позиционируется по вертикальной оси в зоне обработки детали, а перемещения лазера в зоне обработки и автоматическая фокусировка лазерного луча осуществляется с помощью трехкоординатного механизма позиционирования лазерной головки блоком управления. После окончания работы установка выключается, снимается со стопорных стоек и перемещается к следующему месту работы. Это накладывает ограничения при смене рабочей области наплавки, т.к. необходимо каждый раз производить настройку и позиционирование изделия относительно лазерного луча. Кроме того, невозможно осуществлять наплавку порошка в несколько слоев, что в свою очередь может отрицательно влиять на механические свойства изделия. Следует также отметить, что таким способом возможно осуществлять наплавку на детали с ограничением по массе и без возможности установки угла наплавки.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является создание поддерживающего устройства для восстановительной лазерной наплавки изделий сложной формы. Устройство обеспечивает возможность установки деталей под необходимым углом с помощью механизма крепления с угловой разметкой шагом 1 градус, а также равномерное распределение веса восстанавливаемой детали.
Технический результат достигается за счет того, что поддерживающее устройство для восстановительной лазерной наплавки изделий сложной формы включает в себя опорную конструкцию с консолью, на которой располагается подвижная платформа, закрепленная на линейных подшипниках и жестко соединенная с помощью кондуктора с двухкоординатным столом установки лазерной наплавки, с расположенным на нем механизмом крепления лопатки.
Заявляемое техническое решение, позволяет обеспечить повышение точности позиционирования за счет точной отработки движений механизма перемещения стола установки лазерной наплавки, повышения жесткости конструкции, устранения нежелательных вибраций и равномерного распределения массы детали, подвергаемой наплавке.
Заявляемое устройство представлено на рис. 1 и включает следующие компоненты: опорную конструкцию 1, консоль 2, на которой располагается подвижная платформа 3, смонтированная на консоли 2 на двух парах линейных подшипников 4. Подвижная платформа 3 соединяется кондуктором 5 с двухкоординатным столом установки лазерной наплавки 6, с расположенным на нем механизмом крепления лопатки 7.
Устройство работает следующим образом. Обрабатываемая крупногабаритная деталь закрепляется под необходимым углом с помощью угловой шкалы механизма 7, жестко скрепленного с двухкоординатным столом установки лазерной наплавки 6, кондуктор 5 передает движения в четырех координатах подвижной платформе 3. Платформа 3 перемещается в горизонтальной плоскости на линейных подшипниках 4, тем самым осуществляя перемещения крупногабаритной детали во время ее восстановительной наплавки в соответствии с заданным с установки алгоритмом.
Пример выполнения.
В НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей" было создано поддерживающее устройство для восстановительной лазерной наплавки изделий сложной формы с интеграцией в установку лазерной наплавки LENS 750 Optomec (рис. 1). За счет точного позиционирования детали (с точностью до 1 градуса) была успешно осуществлена восстановительная лазерная наплавка карбида вольфрама на изношенные участки турбинной лопатки из сплава ВТ6.
Список использованных источников
[1] Шишковский И.В. Лазерный синтез функционально-градиентных мезоструктур и объемных изделий. М.: Физматлит, 2009. - 424 с.