200W光纤激光熔覆头的结构设计总结
激光熔覆技术毕业设计(论文)
1. 引言1.1 本课题的研究背景及意义激光熔覆技术（Laser cladding technology）是指在被涂覆机体表面上，以不同的添料方式放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和机体表面薄层同时熔化，快速凝固后形成稀释度极低、与基体材料成冶金结合的涂层，从而显著改善机体材料表面耐磨、耐热、耐蚀、抗氧化等性能的工艺方法[1]。
按涂层材料的添加方式不同，激光熔覆技术可分为预置法和同步送粉法，如图1所示。
激光熔覆技术因具有应用灵活、耗能小，热输入量低、引起的热变形小，不需要后续加工或加工量小，减少公害等优点，近年来已在材料表面改性上受到高度重视[2]。
特别是上个世纪80年代以来，该技术得到了很大进步和发展。
激光熔覆的最终目的是改善材料的使用性能，使其更好地满足使用要求。
与堆焊、热喷涂和等离子喷焊等表面改性技术相比，激光熔覆具有下述优点：（1）熔覆层晶粒细小，结构致密，因而硬度一般较高，耐磨、耐蚀等性能亦更为优异；（2）熔覆层稀释率低,由于激光作用时间短，基材的熔化量小，对熔覆层的冲淡率低（一般仅为5％-8%），因此可在熔覆层较薄的情况下获得所要求的成分与性能，节约昂贵的覆层材；（3）激光熔覆热影响区小，工件变形小，熔覆成品率高；（4）激光熔覆过程易实现自动化生产，覆层质量稳定，如在熔覆过程中熔覆厚度可实现连续调节，这在其他工艺中是难以实现的。
由于激光熔覆的上述优点，它在航空、航天乃至民用产品工业领域中都有较广阔的应用前景，已成为当今材料领域研究和开发的热点。
图1.1 激光熔覆原理示意图1.2 本课题国内外研究现状激光熔覆技术的发展当然离不开激光器。
目前，激光器主要有3种：CO2激光器、YAG 固体激光器和准分子激光器。
国内外常用于激光熔敷的激光器主要有两种：一种是输出功率为0.5-10KW的CO2气体激光器，另一种是输出功率为500W左右的YAG固体激光器。
其中工业上用来进行表面改性的多为CO2大功率激光器。
DLF之激光熔覆系统组成1讲解
激光直接制造技术—激光熔覆技术的系统构成经过近50年的发展，激光熔覆技术已日臻成熟，熔覆设备也得到很大改善；根据激光熔覆原理，原则上只要有激光器、工作平台、供料装置，就可以组成一个基本的激光系统；在上述构建的系统中，送粉装置输送金属粉末，在激光器产生的激光作用下，配合工作台运动，便可进行激光熔覆。
首先来看：激光器。
一个完整的激光器除了它的光源部分：激光发生器以外；还需要：电源部分，以及控制部分和冷却部分；一般激光发生器外还需要配有光路传输装置；由发生器产生的激光经光路整形、聚焦后到达工件；激光器对电源的要求相当严格，要求电源能提供一个平稳的电流或电压；激光控制器主要用于控制激光器的各输出参数，从而控制激光输出能量；由于激光器的转换效率较低，一般都低于50%，大部分都转变为热能；因此，为保证激光器的正常运行，必须配冷却装置——水冷机。
再来看工作平台：激光熔覆设备，需要一个工作平台用于安装被修复的零件，还需数控系统控制激光束或零件的相对运动，从而完成工作；工作平台的选择与熔覆工件有很大关系，大尺寸的轴类、轧辊就要安装大尺寸的平台上；灵活性要求较高的工况，则可以把激光输出头安装在工业机器人上。
最后看送粉装置：激光熔覆按熔覆材料添加方式可分为两大类：预置式激光熔覆、同步送粉式激光熔覆；实际工业应用中一般都采用同步送粉式激光熔覆，这就需要配备一套送粉机构；主要包括：送粉器、送粉喷嘴。
送粉装置的选择原则是：能够提供均匀、稳定的粉末流输送。
张健
浙江工贸职业技术学院
1。
激光熔覆设备结构
激光熔覆设备结构
激光熔覆设备是一种高精度的加工设备，广泛应用于航空航天、汽车
制造、电子、医疗等领域。
其结构主要包括激光发生器、光束传输系统、加工平台、控制系统等部分。
激光发生器是激光熔覆设备的核心部分，其主要作用是产生高能量密
度的激光束。
激光发生器通常采用固态激光器、半导体激光器或气体
激光器等，不同类型的激光器具有不同的特点和应用范围。
光束传输系统是将激光束从激光发生器传输到加工平台的部分。
光束
传输系统通常由准直器、反射镜、透镜等组成，其主要作用是将激光
束聚焦到加工点上，以实现高精度的加工。
加工平台是激光熔覆设备的工作台，其主要作用是固定待加工的工件，并控制其在加工过程中的运动轨迹。
加工平台通常由机械臂、转台、
滑台等组成，不同类型的加工平台具有不同的加工范围和精度。
控制系统是激光熔覆设备的大脑，其主要作用是控制激光发生器、光
束传输系统和加工平台等部分的运行。
控制系统通常由计算机、控制器、传感器等组成，其精度和稳定性对激光熔覆设备的加工效果和质
量具有重要影响。
总之，激光熔覆设备的结构是一个复杂的系统工程，其各部分之间相互协调、相互作用，共同实现高精度的加工。
随着科技的不断进步和应用的不断拓展，激光熔覆设备的结构也将不断优化和完善，为各行各业的生产制造提供更加高效、精准的加工解决方案。
光纤熔接机内部结构
光纤熔接机内部结构1.光纤对准模块光纤对准模块是保证熔接质量的关键部分，它主要包括光纤定位装置和光纤跟踪系统。
光纤定位装置通过光纤V-groove或者光纤活塞等方式，将待熔接的两根光纤正确位置固定，以确保光纤的精确对准。
光纤跟踪系统可以通过观察光纤端面图像的变化来实时调整光纤位置，使其保持在最佳对准状态。
2.熔接芯片模块熔接芯片模块是光纤熔接机内部的核心部分，它主要由熔接腔、电极和温度控制系统组成。
熔接腔是光纤放置的区域，一般使用陶瓷材料制成，具有良好的高温抗性和导热性能。
电极则用于加热和融化光纤，通常由钨合金或钨铼合金制成，并具有较高的熔点和稳定的电性能。
温度控制系统可以根据需要调节熔接腔的温度，保持在适宜的范围内，以实现高质量的熔接。
3.定位装置模块定位装置模块主要用于准确控制光纤的端面质量，它包括切割刀和研磨装置。
切割刀一般用于截断光纤，以获得平滑的断面。
研磨装置则用于将截断好的光纤端面进行研磨，以去除毛刺和污染物，确保光纤连接的质量。
4.气压控制系统气压控制系统主要用于控制熔接机内气压的稳定，保证熔接操作过程中的环境稳定和操作的可靠性。
气压控制系统一般由气缸、气嘴和压力控制器组成，通过控制压力传感器检测到的气压数值，自动调节气缸的工作状态，以保持稳定的气压。
除上述主要模块外，光纤熔接机还包含了显示屏、控制面板和电源等辅助功能模块。
显示屏用于显示熔接参数、工作状态和故障信息等，以便操作员实时掌握设备的运行情况。
控制面板则用于设置和调整熔接参数，如温度、时间等。
电源则提供设备所需的电力供应。
总结起来，光纤熔接机的内部结构主要由光纤对准模块、熔接芯片模块、定位装置模块、气压控制系统以及显示屏、控制面板和电源等辅助功能模块组成。
这些模块共同配合，实现对光纤的精确对准、熔接和连接的功能。
激光熔覆实训报告(3篇)
第1篇一、引言激光熔覆技术是一种高效、环保的表面处理技术，广泛应用于航空航天、汽车制造、能源等领域。
本次实训旨在让学生了解激光熔覆技术的基本原理、工艺参数、设备操作及质量控制等方面的知识，提高学生的实际操作能力和工程应用能力。
二、实训目的1. 熟悉激光熔覆技术的基本原理、工艺参数和设备操作；2. 掌握激光熔覆工艺的质量控制方法；3. 提高学生的实际操作能力和工程应用能力；4. 拓宽学生的知识面，培养创新精神和实践能力。
三、实训内容1. 激光熔覆技术的基本原理激光熔覆技术是利用高功率密度的激光束将熔覆材料快速熔化，并在基体表面形成一层具有特定性能的熔覆层。
熔覆层与基体之间形成冶金结合，具有优异的耐磨、耐腐蚀、抗氧化等性能。
2. 激光熔覆工艺参数激光熔覆工艺参数主要包括激光功率、扫描速度、扫描间距、熔覆材料厚度等。
这些参数对熔覆层的质量有重要影响。
3. 激光熔覆设备操作本次实训使用的激光熔覆设备为国产激光熔覆机，主要包括激光发生器、激光束传输系统、熔覆材料供给系统、控制系统等。
实训过程中，学生需掌握设备的操作流程、注意事项以及故障排除方法。
4. 激光熔覆工艺质量控制激光熔覆工艺质量控制主要包括以下几个方面：（1）熔覆材料的质量控制：选用合适的熔覆材料，确保其性能符合要求。
（2）激光功率和扫描速度的优化：通过实验确定最佳工艺参数，提高熔覆层的质量。
（3）熔覆层的表面质量检测：采用金相显微镜、扫描电镜等手段检测熔覆层的表面质量。
（4）熔覆层的力学性能检测：通过拉伸试验、冲击试验等手段检测熔覆层的力学性能。
四、实训过程1. 实训准备实训前，学生需了解激光熔覆技术的基本原理、工艺参数和设备操作，并熟悉实训过程中可能遇到的故障及排除方法。
2. 实训操作（1）设备操作：学生按照操作规程，完成激光熔覆设备的启动、调试、运行等工作。
（2）熔覆材料准备：根据实验要求，准备合适的熔覆材料，并确保其质量符合要求。
（3）工艺参数设置：根据实验要求，设置激光功率、扫描速度、扫描间距等工艺参数。
激光熔覆设备结构
激光熔覆设备结构激光熔覆设备是一种先进的表面处理装备，广泛应用于航空航天、汽车制造、能源行业等领域。
它能够通过激光的热能，将金属粉末快速熔化并喷射到工件表面，形成一层坚固的保护层或修复层。
这种设备的结构设计非常重要，它直接影响着设备的性能和使用效果。
激光熔覆设备主要由以下几个部分组成：1. 激光源：激光源是激光熔覆设备的核心部件，它产生高能量激光束。
目前常用的激光源有光纤激光源、二氧化碳激光源等。
激光源的选择应根据熔覆材料的特性和要求来确定。
2. 光学系统：光学系统是将激光束聚焦到工件表面的关键部分。
它由凸透镜、反射镜、扫描镜等组成。
光学系统的设计要保证激光束的聚焦精度和稳定性，以确保熔覆质量。
3. 粉末供给系统：粉末供给系统是将金属粉末输送到熔覆区域的装置。
它包括粉末喷嘴、粉末供给器等。
粉末供给系统的设计要保证粉末的均匀喷射和稳定供给，以获得一致的熔覆效果。
4. 控制系统：控制系统是激光熔覆设备的大脑，负责控制设备的运行和参数设置。
它包括计算机控制器、运动控制卡等。
控制系统的设计要简单易用，操作人员能够方便地进行参数调整和设备控制。
5. 工作台：工作台是放置工件的平台，用于支撑和固定工件。
工作台的设计要考虑到工件的尺寸、形状和重量，保证工件在熔覆过程中的稳定性和精度。
6. 气体保护系统：气体保护系统用于在熔覆过程中提供保护气体，防止熔覆区域氧化和污染。
常用的保护气体有氩气、氮气等。
气体保护系统的设计要保证气体的纯净度和流量的控制。
以上是激光熔覆设备的主要结构部分，不同厂家和型号的设备可能会有所差异。
除了上述部分，还可能包括冷却系统、除尘系统、安全防护系统等。
这些附加系统的设计都是为了提高设备的稳定性和安全性。
激光熔覆设备结构的设计直接影响着设备的性能和使用效果。
一个优秀的设备结构能够提高熔覆质量、降低能耗、提高生产效率。
因此，在开发和使用激光熔覆设备时，需要充分考虑结构设计的合理性和实用性，以满足不同应用领域的需求。
激光熔覆层组织观察及硬度测定实验目的
激光熔覆层组织观察及硬度测定实验目的激光熔覆层是一种特种材料表面加工技术，通常应用于提高材料表面性能。
然而，研究激光熔覆层的组织特征和硬度测定是十分必要的。
本文将就激光熔覆层的组织特征和硬度测定进行详细介绍。
一、激光熔覆层组织特征
激光熔覆层的组织结构是由光束的熔化作用形成的。
熔化后，来自塑性变形区域的金属流动使得形成的覆盖层具有精密晶粒和高致密度。
激光熔覆层的组织特征还取决于使用的熔化材料。
例如，采用合金化激光熔覆，可以在熔化后得到具有细小晶粒和均匀分布的强化相的合金层。
此外，采用纳米级陶瓷粉末的激光熔覆，可以形成具有高度定向晶体结构的纳米瓷涂层。
因此，通过控制熔覆条件和材料，可以实现具有多种特殊性质的激光熔覆层。
二、激光熔覆层硬度测定
硬度测定是评估激光熔覆层质量和性能的主要方法之一。
硬度能反映出材料的抗压缩、抗钝化、耐磨损、抗疲劳等基本性能。
一般来说，硬度测定可以通过拉伸试验、压缩试验、显微压痕、
针形压痕等多种方法进行。
其中，显微压痕法是目前应用更广泛的方法，可以在线进行硬度
测试，并且可以测量不同区域（如表面层与内部层）的硬度。
同时，硬度测定也可以和微观组织的分析相结合，对激光熔覆层
的结构性能进行研究。
总的来说，通过对激光熔覆层的组织以及硬度的测量，可以为材
料加工、裂纹防护、耐蚀、表面润滑等领域的材料设计提供重要参考。
实验12-激光熔覆
实验目的1、熟悉激光熔覆的概念、特性和基本方法；2、了解激光熔覆所涉及的激光器、加工机床、送粉器和喷嘴；3、用侧向送粉法在45钢表面进行镍基合金的激光熔覆，优化工艺参数获得良好的熔覆层；4、测量熔覆曾的尺寸，观察显微组织。
实验内容1. 采用侧向送粉法进行激光熔覆实验，基体材料为45钢，熔覆材料为NiCrSiB合金粉末；2. 改变激光功率、光斑大小、扫描速度和送分量，得到不同尺寸的熔覆层，优化参数得到外观饱满光洁的熔覆层；3. 测试熔覆曾的外形尺寸，总结熔覆层外形与工艺参数的关系，观察熔覆层的显微组织。
4.实验原理激光熔覆是一种基于高能激光束的先进涂层制备技术。
用高能激光束局部融化材料的表面薄层形成熔池、同时向熔池中添加一种或几种合金混合粉末，形成与基体牢固冶金结合的高性能涂层，涂层材料自成冶金体系，基体对涂层的稀释率很低，能够在保持基体材料韧性的同时有目的的实现局部表面的高耐磨性、耐蚀性、抗高温氧化等多种性能，最大限度的实现材料表面与整体、强度与柔韧的良好有机结合，是近些年来材料和激光加工领域的研究前沿。
激光熔覆按熔覆材料的供给方式大概可分为两大类，即预置式激光熔覆和同步式激光熔覆。
预置式激光熔覆是将熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束辐照扫描熔化，熔覆材料以粉、丝、板的形式加入，其中以粉末的形式最为常用。
同步式激光熔覆则是将熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同时完成。
熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用线材或板材进行同步送料。
预置式激光熔覆的主要工艺流程为：基材熔覆表面预处理---预置熔覆材料---预热---激光熔化---后热处理。
同步式激光熔覆的主要工艺流程为：基材熔覆表面预处理---送料激光熔化---后热处理。
按工艺流程，与激光熔覆相关的工艺主要是基材表面预处理方法、熔覆材料的供料方法、预热和后热处理。
实验设备和材料YLS-2000（IPG）光纤激光器、45钢板材（40╳60╳15），Ni基合金粉末。
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• 激光熔覆成形原理示意图如图1-1所示
图1-1激光熔覆技术原理图
200W光纤激光熔覆头的结构设计
二、同轴送粉喷嘴原理
• 这种同轴送粉熔覆装置能够做到光束、保护气体以及粉末都在同一轴线， 同时，在熔覆头的熔池里，粉末在保护气体的作用下到达熔池与喷嘴轴 线上的激光汇聚并升温，能够安全在工件表面形成熔滴并喷涂。
200W光纤激光熔覆头的结构设计
三、同轴送粉喷嘴的设计原理方案
• 下图是同轴送粉喷嘴的设计方案，喷嘴总长约为200mm，主要由上、中、下三 大部分组成，上部是基座套，通过螺钉与中部滑座相连，滑座中的筒体再和 下部的喷嘴芯相连。
终经过喷嘴的中心，可以通过微调紧定螺钉从而调整喷嘴和激光束的相对位置。
图1-5 滑座设计图
200W光纤激光熔覆头的结构设计
3.筒体的设计 筒体具有两个功能，一是连接熔覆头上下部分，另一方面是调节的功能。
其下部末端，采用燕尾型的设计，在紧定螺钉锁紧力的作用下将喷嘴头与筒体紧 密地连接在一起。
图1-6 筒体设计图
冷水套
200W光纤激光熔覆头的结构设计
通过这次毕业设计，自知存在很多不足之处， 论文中难免有一些瑕疵或者错误，恳请各位老师指 出并提供宝贵的修改意见。
谢谢
5.冷水套的设计 在熔覆过程中，因为喷嘴受到熔池及反射激光的强烈热辐射作用，工作
时处于高温环境，喷嘴在这种环境下工作寿命将会变得非常短，所以必须设计一 个冷却系统保护喷嘴。
图1-8 冷水套设计图
五、作品展示
基座套 聚焦镜
O型圈 筒体 喷嘴芯
200W光纤激光熔覆头的结构设计
聚焦镜镜套 压盖 保护镜 滑座
200W光纤激光熔覆头的结构设计
作者姓名：11机制3班 钟更铜 指导老师：吴伟辉 副教授
200W光纤激光熔覆头的结构设计
目录
一、激光熔覆技术的概述 二、同轴送粉喷嘴原理 三、同轴送粉喷嘴的设计原理方案 四、同轴送粉喷嘴主要零件的设计 五、作品展示
200W光纤激光熔覆头的结构设计
一、激光熔覆技术的概述
200W光纤激光熔覆头的结构设计
4.喷嘴芯的设计 由于熔覆时，熔池热辐射对喷嘴头部产生热影响，而且要兼顾获得较高
的粉末利用率，故设定喷嘴芯下端距熔池的距离为15mm。 喷嘴芯内锥孔的的锥度应取大于或等于激光束的夹角[5],为了方便喷嘴
的制作，这里取内锥孔锥度为14°
图1-7 喷嘴芯设同轴送粉喷嘴的方案图
200W光纤激光熔覆头的结构设计
四、同轴送粉喷嘴主要零件的设计
1.基座套的设计 基座套是喷嘴最上部分的零件，与激光头直接连接在一起。根据激光头
的不同，可以选择尺寸适合的基座套与之配合。
图1-4 基座套设计图
200W光纤激光熔覆头的结构设计
2.滑座的设计 滑座在压板和紧定螺钉的作用下与基座套连接。为了保证激光束能够始