一種用于軋輥工作面激光熔覆的設備制造技術

本實用新型專利技術屬于激光加工技術領域，具體地說是一種用于軋輥工作面激光熔覆的設備。包括激光系統、機器人執行系統、激光熔覆頭、自動供粉系統、在線局部預熱系統、軋輥旋轉系統及整機控制系統，其中激光系統、自動供粉系統和在線局部預熱系統均與激光熔覆頭連接，所述激光熔覆頭位于軋輥旋轉系統中待加工的軋輥的上方、并安裝在所述機器人執行系統的執行端，所述機器人執行系統帶動所述激光熔覆頭上下或沿軋輥的軸向移動，完成對軋輥的表面感應加熱、粉末供給及激光整形；所述激光系統、自動供粉系統、在線局部預熱系統及軋輥旋轉系統均與所述整機控制系統電連接。本實用新型專利技術滿足軋輥表面進行激光熔覆工藝的可實施性，同時獲得的激光熔覆涂層滿足軋輥惡劣的工作環境，提高了軋輥的性能和使用壽命。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于激光加工
，具體地說是ー種用于軋輥工作面激光熔覆的設備。
技術介紹
軋輥是軋鋼過程的關鍵部件，軋鋼時鋼坯通過軋輥輥型軋制而直接壓出扎材，軋輥輥面的質量直接影響軋制鋼材表面的質量、軋機作業率和生產成本及過鋼量等。高效軋制技術的發展對軋輥質量提出了更高的要求，高強度、高耐磨性、耐腐蝕性成為衡量軋輥質 量的重要指標。從大量實踐證明，軋輥的輥面磨損是其主要失效形式，嚴重影響軋制質量、軋制效率及生產成本。目前，在一般鋼鐵企業，軋輥由于磨損失效需要修復時，多采用車削或磨削方式修正輥型。這種方式對提高軋輥壽命意義不大，只是一種“補救”措施。一般一套軋輥軋制ー個工作周期后就要對其外圓進行修磨，經修磨后其軋制量會大大下降，且大約修磨3 5次后外圓過小將徹底報廢。只有通過尺寸和性能的恢復才能真正解決軋輥修復問題，如軋輥堆焊技術是在軋輥表面上堆敷ー層具有一定性能材料的エ藝過程。軋輥堆焊的費用很低，而使用性能往往比新軋輥還高。堆焊舊軋輥的費用僅為新軋輥費用的30%，而軋制金屬量卻比新軋輥提高了 I 2倍。軋輥的堆焊過程須有嚴格的エ藝規范和操作規程，配以適當的焊接材料，以保證所焊接出的軋輥有很好的紅硬性、高溫耐磨性和較高的沖擊韌性。常規的軋輥堆焊方法電弧堆焊，其優點是堆焊效率高，但堆焊過程熱輸入量很大，造成堆焊過程基材熔化量很大，對堆焊層的稀釋很大，如埋弧焊稀釋率為45 %，造成堆焊層成分不可控，性能無法保證，最終堆焊效果也不穩定。近年來，出現了大功率激光在軋輥表面進行激光熔覆エ藝的研究；獲得低稀釋率的激光熔覆耐磨合金熔覆層，與電弧相比，具有稀釋率低(約O 10% )、熔層組織細密均勻的特點。然而，目前軋輥激光熔覆的設備均采用大功率CO2激光器，該激光器在金屬對激光的吸收率和光束質量等方面與エ業化高功率操作光纖激光器相比都存在較大劣勢。
技術實現思路
針對上述問題，本技術的目的在于提供ー種用于軋輥工作面激光熔覆的設備。該用于軋輥工作面激光熔覆的設備滿足軋輥表面進行激光熔覆エ藝的可實施性，同時獲得的激光熔覆涂層滿足軋輥惡劣的工作環境，提高了軋輥的性能和使用壽命。為了實現上述目的，本技術采用以下技術方案ー種用于軋輥工作面激光熔覆的設備，其特征在于包括激光系統、機器人執行系統、激光熔覆頭、自動供粉系統、在線局部預熱系統、軋輥旋轉系統及整機控制系統，其中激光系統、自動供粉系統和在線局部預熱系統均與激光熔覆頭連接，所述激光熔覆頭位于軋輥旋轉系統中待加工的軋輥的上方、并安裝在所述機器人執行系統的執行端，所述機器人執行系統帶動所述激光熔覆頭上、下或沿軋輥的軸向移動，完成對軋輥的表面感應加熱、粉末供給及激光整形；所述激光系統、自動供粉系統、在線局部預熱系統及軋輥旋轉系統均與所述整機控制系統電連接。所述激光系統包括激光器、操作光纖及激光聚焦系統，其中激光聚焦系統安裝在所述激光熔覆頭上，所述激光器通過操作光纖與激光聚焦系統連接，激光器與所述整機控制系統電連接。所述機器人執行系統包括機器人、機器人滑軌、機器人控制柜及機器人外部軸電機，其中機器人安裝在機器人滑軌上，所述機器人滑軌通過機器人外部軸電機驅動，所述機器人的腕端連接所述激光熔覆頭，所述機器人與機器人控制柜電連接。所述自動供粉系統包括氣載送粉器、一級送粉管及料斗，其中料斗安裝在所述激光熔覆頭上，所述氣載送粉器通過一級送粉管與料斗連通，所述料斗的上、下部分別設有上 限位置傳感器和下限位置傳感器，所述氣載送粉器與所述整機控制系統電連接。所述料斗的底部連接有重力送粉主機，所述重力送粉主機通過二級送粉管與分粉器連接，所述分粉器通過三級送粉管與送粉嘴連接，所述送粉嘴對應于待加工軋輥的外表面，所述重力送粉主機與所述整機控制系統電連接。所述在線局部預熱系統包括超音頻感應電源、超音頻水電管、便攜變壓器及感應器，其中超音頻感應電源通過超音頻水電管與便攜變壓器連接，所述便攜變壓器與感應器連接，所述便攜變壓器及感應器均安裝在所述激光熔覆頭上，所述超音頻感應電源與所述整機控制系統電連接。所述在線局部預熱系統還包括水冷機A，該水冷機A與所述超音頻水電管連接、并通過超音頻水電管對所述感應器進行冷卻，所述水冷機A與所述整機控制系統電連接。所述軋輥旋轉系統包括床頭箱、卡盤、尾座及平臺，其中床頭箱與尾座分別安裝在平臺的兩端，所述卡盤安裝在床頭箱的輸出端，待加工軋輥安裝在卡盤與尾座之間，所述床頭箱通過變頻電機驅動、并與所述整機控制柜連接。整機外圍設有安全防護房，所述安全防護房包括防護圍欄和防護門，其中防護門安裝在防護欄上、并與所述整機控制系統電連接，所述防護欄上設有觀察窗。所述激光熔覆頭上設有測量軋輥表面溫度的紅外測溫儀。本技術的優點及有益效果是I.本技術采用操作光纖傳輸式激光器對軋輥工作面進行表面激光熔覆，激光器通過操作光纖傳輸與激光熔覆頭連接，激光熔覆頭安裝在機器人的腕端，實現機器人柔性加工，比CO2激光系統更易于集成；同時產生波長為I. 07微米的高功率激光束，激光束與軋輥表面作用時，可獲得更高的吸收效率，比常規的CO2激光吸收效率提高2倍。2.本技術采用鑄造機器人可適應長時間高溫作業環境，可避免軋輥在熔覆過程中熱輻射對機器人造成的損害。3.本技術的激光熔覆頭的聚焦系統采用反射式結構，所有鏡片采用直接水冷的銅鏡進行高功率光束整形，最高可耐受12KW激光束，無熱透鏡效應，實現長時間連續出光要求，而不改變光束整形效果；激光熔覆頭的采用重力送粉器結構，通過送粉嘴將合金粉末鋪在軋輥熔覆位置，與氣載式送粉結構相比，重力送粉的粉末利用率更高；激光熔覆頭配有超音頻感應器，實現熔覆位置的實時預熱，并通過紅外測溫儀反饋信號給超音頻感應電源，精確控制熔覆前基體的溫度。4.本技術的在線局部預熱系統采用分體式二次變壓的超音頻感應電源結構，比較常規整體式感應電源，主體變壓器與ニ級變壓器為柔性電纜連接，變壓器和感應器的重量僅10公斤，可集成于機器人的彎端，實現柔性加工。5.本技術的自動供粉系統采用氣載送粉器，為激光熔覆頭的重力送粉器供應合金粉末，通過這種ニ級送粉的結構設計，可以實現不停機情況下添加合金粉末的效果，考慮ー級送粉非關鍵環節，采用過濾后的廉價的壓縮空氣作為動カ源，并氣載送粉器送粉速度大于重力送粉器。6.本技術根據軋輥的機械性能、失效情況和軋輥表面激光熔覆的特點而設計，在軋輥表層獲得耐磨、耐沖蝕的冶金結合熔覆層。附圖說明圖I為本技術的結構示意圖；圖2為圖I中A-A剖視圖；圖3為圖I中B-B剖視圖；圖4為圖I中D-D剖視圖；圖5為本技術的激光熔覆頭的結構示意圖；圖6為圖5的左視圖。其中1為激光器，2為操作光纖，3為超音頻感應電源，4為整機控制拒，5為機器人，6為氣載送粉器，7為機器人控制拒，8為冷水機A，9為機器人滑軌，10為尾座，11為平臺，12為ー級送粉管，13為軋輥，14為激光熔覆頭，15為防護門，16為防護圍欄，17為床頭箱，18為冷水機B，19為料斗，20為重力送粉主機，21為激光聚焦系統，22為十字連接板，23為聚焦激光束，24為熔覆層，25為合金粉末，26為送粉嘴，27為感應器，28為三級送粉管，29為分粉器，30為紅外測溫儀，31為ニ級送粉管，32為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于軋輥工作面激光熔覆的設備，其特征在于：包括激光系統、機器人執行系統、激光熔覆頭(14)、自動供粉系統、在線局部預熱系統、軋輥旋轉系統及整機控制系統，其中激光系統、自動供粉系統和在線局部預熱系統均與激光熔覆頭(14)連接，所述激光熔覆頭(14)位于軋輥旋轉系統中待加工的軋輥(13)的上方、并安裝在所述機器人執行系統的執行端，所述機器人執行系統帶動所述激光熔覆頭(14)上、下或沿軋輥(13)的軸向移動，完成對軋輥(13)的表面感應加熱、粉末供給及激光整形；所述激光系統、自動供粉系統、在線局部預熱系統及軋輥旋轉系統均與所述整機控制系統電連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張翼飛，范榮博，王智超，邱曉杰，
申請(專利權)人：沈陽新松機器人自動化股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：