УСТАНОВКА ДЛЯ ЛАЗЕРНО-ВИБРАЦИОННОЙ НАПЛАВКИ

Полезная модель относится к оборудованию для лазерной обработки материалов, а именно к устройствам для лазерной наплавки, перемещения обрабатываемой детали по двухмерной траектории с целью улучшения равномерности, размеров и качества наплавленного слоя.
Из уровня техники известен способ вибрационной обработки кристаллизующегося металла и устройство для его осуществления (RU 0095119654 А от 27.09.1997), содержащее рабочий стол, соединенный с упруго смонтированным на станине виброоснованием, на котором закреплены вибровозбудители. Использование способа и устройства позволяет уменьшить размер первичного зерна, повысить твердость и плотность металла. Недостатком данного устройства является ограничение использования только в области литейного производства.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является установка для лазерной обработки (RU 2293005 от 10.02.2007 С1), содержащая несущую конструкцию, лазерный блок состоящий из технологического лазера, лазерной головки и светового шарнира, который установлен на каретке привода вертикального перемещения, установленной на каретке привода горизонтального перемещения, технологический стол, состоящий из привода перемещения в горизонтальной плоскости, устройства крепления и вращения обрабатываемой детали, внутренние полости светового шарнира и лазерной головки. Недостатком данного устройства является ограничение размеров наплавленных слоев за один проход лазерного луча.
Задачей полезной модели является создание установки для лазерно - вибрационной наплавки, позволяющего осуществлять:
- обработку детали по 3-м измерениям
- перемещение детали под сфокусированным лазерным лучом с регулируемой частотой, амплитудой и формой траектории.
Технический результат, на который направлена полезная модель, заключается в увеличении производительности лазерной обработки, увеличение размеров зоны обработки, уменьшении размеров первичного зерна при кристаллизации, повышение твердости и плотности металла за счет вибрации технологического стола с закрепленной на нем деталью.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид установки для лазерно - вибрационной наплавки.
Установка для лазерно - вибрационной наплавки содержит защитную кабину 1, лазерный блок 2, устройство поворота 3, устройство крепления и вращения и вибрации обрабатываемой детали в виде технологического стола 4, оборудованное сборником неиспользованного порошкового материала 5. На крыше защитной кабины 1 установлен привод 6, перемещающий лазерный блок 2 в вертикальном направлении (координата Z) по направляющим 7 относительно каретки 8, которая закреплена на каретке 9. Привод 10 перемещает каретку 8 в горизонтальном направлении (координата Y) относительно каретки 9, которая установлена на направляющих 11 и 12 с помощью привода 13 для перемещения в перпендикулярном направлении (координата X). Защитная кабина 1 имеет защитную сдвижную дверь 14. В технологический стол 4 вмонтированы вибровозбудители 16 и 17, а виброопоры 18, 19, 20, 21 поддерживают технологический стол 4 над приводом вращения 22 через опору 23.
Установка для лазерно - вибрационной наплавки работает следующим образом: в исходном положении лазерный блок 2 поднят в верхнее положение, защитная дверь 14 открыта. На технологический стол 4 устанавливается обрабатываемая деталь 15, при этом ось вращения технологического стола 4 совпадает с осью вращения обрабатываемой детали 15. Защитная сдвижная дверь 14 закрывается. Лазерный блок 2 с помощью привода 6 позиционируется над обрабатываемой деталью 15 по координате Z, затем с помощью привода 10-по координате Y, и привода 13 - по координате X, таким образом лазерный блок 2 имеет возможность перемещаться по трем координатам X, Y, Z относительно обрабатываемой детали 15. При обработке внутренних поверхностей детали 15, лазерный блок 2 поворачивается на 90 градусов с помощью устройства поворота 3 (координата U). Включается технологический лазер и по волоконно-оптическому кабелю 16 лазерное излучение попадает в лазерный блок 2, где излучение проходит через коллиматор, фокусатор, и попадает на поверхность детали 15. Газопорошковая смесь от дозирующего устройства 24 установленного на внешней стенке защитной кабины 1, по транспортирующему тракту 25 подается в лазерный блок 2 и через сопло в зону обработки. Обрабатываемая деталь крепится на технологическом столе 4, который расположен внутри конусного сборника неиспользованного порошкового материала 5, таким образом весь неиспользованный порошковый материал ссыпается в приемный бункер 25 и используется для последующей обработки. Технологический стол 4 с конусным сборником неиспользованного порошкового материала 5 установлены на устройстве вращения 22 (координата W) для вращения обрабатываемой детали 15. Путем последовательного изменения координат X, Y, Z, U, W становится возможным проводить обработку поверхности в любой точке поверхности детали. В технологический стол 4 вмонтированы вибровозбудители 16 и 17, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях, приводящие технологический стол 4 в вибрирующее состояние. Частота, амплитуда и форма траектории вибрации регулируется с помощью блока управления (на схеме не показан). Частота, амплитуда и форма траектории вибрации задаются в зависимости от размеров наплавленного слоя, которые необходимо получить на обрабатываемой детали. Виброопоры 18, 19, 20, 21 поддерживают технологический стол 4 над приводом вращения 22, который включается при необходимости обработки деталей вращения и через опору 23 передает вращательное движение технологическому столу 4 с закрепленной на нем деталью 15. Без включения вибрации на технологический стол ширина наплавленного слоя ограничивается размером пятна лазерного луча 1,0-5,0 мм, при включении вибрации ширина наплавленного слоя зависит от амплитуды вибрации детали. Рекомендуемая амплитуда вибрации 10-15 мм.