CN208167101U - 一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置，涉及激光加工领域。本实用新型包括用于数据处理和控制的主控制器；用于显示测量温度的液晶显示模块；用于采集加热台上温度的测温传感器电路；用于控制是否向加热台供电的继电器电路；用于向整个系统供电的电源及转压电路；用于放置和预热工件的加热台；用于工件温度过高时将多余热量及时排出的风冷热管散热器。优点：在激光重熔/熔覆过程中，通过加热台的预热平板、相应的控制电路、数据显示模块以及相应的散热装置，实现对不同预热要求的工件进行预热。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光重熔/熔覆技术领域，具体是一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置。
背景技术
激光重熔/熔覆是一种先进的表面处理技术，但激光重熔/熔覆是复杂的多物理场耦合过程。使用激光进行重熔/熔覆时，由于工件基体材料和涂层材料的热膨胀系数不同，且基体和涂层之间存在一定的温度梯度，因此工件表面涂层和基体之间存在较大的应力，使重熔/熔覆后的表面组织得不到最优化的改善，容易在工件表面产生裂纹和气孔，极大地影响了加工质量。因此在进行重熔/熔覆时，预热工件对控制加工质量有重要意义。
目前关于激光重熔/熔覆过程的预热方式主要有两种：一种是使用火焰喷枪的火焰对工件基体进行预热，这种方式只能根据经验进行预热，且预热不均匀，预热温度无法控制；另一种是应用激光分束镜对激光器进行改造，使用分束激光对工件进行预热，该装置虽然能对重熔/熔覆工件进行预热，但对激光器进行改造价格昂贵，改造过程复杂，分束的预热激光的功率可控性差；并且上述方式都只能对工件预热，而在温度过高需要降温时，只能通过自然空冷降温，不能主动进行调控。
发明内容
为解决上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置，在激光重熔/熔覆过程中，通过加热台的预热平板、相应的控制电路、数据显示模块以及相应的散热装置，实现对不同预热要求的工件进行预热。
本实用新型采用的技术方案如下：一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置，包括用于数据处理和控制的主控制器以及用于放置和预热工件的加热台；与主控制器连接用于采集加热台温度的测温传感器电路；与主控制器连接用于显示测温传感器电路所测温度的液晶显示模块；与主控制器连接用于控制是否向加热台供电的继电器电路；与主控制器连接用于向整个系统供电的电源及转压电路；与主控制器连接用于工件温度过高时将多余热量及时排出的风冷热管散热器。
优选的，所述的加热台包括加热管箱体，加热管箱体的内部安装有加热管，加热管箱体的上面板为预热平板，加热管箱体的下面板设置有风冷热管散热器箱体，风冷热管散热器设置在风冷热管散热器箱体内，风冷热管散热器箱体的一侧开有散热门。
优选的，加热管箱体壁体由加热管箱体外壁和加热管箱体内壁构成，加热管箱体外壁和加热管箱体内壁之间为空腔，空腔内填充有保温材料，冷热管散热器与加热管箱体下底板紧密固定，且下底板采用钢板。
优选的，加热管箱体内壁壁体由风冷热管散热器箱体外壁和风冷热管散热器箱体内壁构成，风冷热管散热器箱体外壁和风冷热管散热器箱体内壁之间为风冷热管散热器箱体空腔，风冷热管散热器箱体空腔内填充有保温材料。
优选的，所述的散热门采用推拉门。
优选的，所述的主控制器采用单片机ATmega16。
优选的，所述的测温传感器电路由测温传感器以及与其连接的放大电路组成。
优选的，所述的测温传感器采用热电偶TP-01，放大电路采用LM324放大器芯片。
优选的，所述的热电偶TP-01有4个，安装在预热平板内。
本实用新型的有益效果：为激光重熔/熔覆时提供稳定的预热温度场，极大降低涂层与基体的温度梯度，减小工件的内部应力，有效解决激光重熔/熔覆过程中工件基体与涂层的变形、开裂以及工件表面产生的裂纹和气孔，极大提高了工件重熔/熔覆的加工质量。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型的整体电路图；
图3为本实用新型应用在加热台立体结构示意图。
图中：1、加热台，2、电源及转压电路，3、继电器电路，4、主控制器，5、液晶显示模块，6、测温传感器电路，7、风冷热管散热器，8、加热管箱体，9、测温传感器，8、加热管箱体，9、测温传感器，10、预热平板，11、加热管箱体外壁，12、加热管箱体内壁，13、空腔，14、加热管，15、风冷热管散热器箱体， 16、风冷热管散热器箱体外壁，17、风冷热管散热器箱体内壁，18、风冷热管散热器箱体空腔，19、散热门。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示，一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置由7部分组成，加热台1：用于放置和预热工件；电源及转压电路2：用于向整个装置供电；继电器电路3：用于控制是否向加热台和风冷热管散热器风扇供电；主控制器4：用于数据处理和控制；液晶显示模块5：用于显示测量的温度；测温传感器电路6：用于采集加热台上的温度；风冷热管散热器7：用于重熔/熔覆过程中热积累效应所引起的工件温度过高时，对工件进行散热降温。
如图2所示，为本实用新型的整体电路图，主控制器4采用单片机ATmega16；液晶显示模块5采用LCD12864；测温传感器电路6由测温传感器和放大电路组成，测温传感器采用热电偶TP-01，放大电路采用LM324放大器芯片。单片机 ATmega16的40、39、38、37引脚与LM324放大器芯片的信号放大输出端1、5、 8、14依次相连，信号输入到单片机ATmega16的AD转换器中，在单片机 ATmega16的内部程序中进行处理转换成温度数字；单片机ATmega16的外接设置按键key1、key2、key3、key4分别于单片机ATmega16的2、3、4、5引脚依次相连；加热台中的加热电路的继电器控制端口与单片机ATmega16的1引脚相连；风冷热管散热器的风扇的继电器控制端口与单片机ATmega16的7引脚相连；单片机ATmega16的35、34、33、22、23、24、25、26、27、28、29、6引脚分别与液晶显示模块的4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15引脚依次相连。
如图3所示，加热台1包括加热管箱体8，热管箱体8内安装有加热管14，用于预热工件，加热管箱体8的上面板为预热平板10，用于放置被预热工件，测温传感器9有4个，安装在预热平板10上，用于测量被预热工件的温度，加热管箱体外壁11和加热管箱体内壁12之间为空腔13，在空腔13中填充用于保温的隔热材料。加热管箱体8的下方为风冷热管散热器箱体15，风冷热管散热器箱体外壁16和风冷热管散热器箱体内壁17之间为风冷热管散热器箱体空腔18，风冷热管散热器箱体空腔18内填充有保温的隔热材料，在风冷热管散热器箱体15内固定有风冷热管散热器7，风冷热管散热器7与加热管箱体8下底板紧密固定，且下底板使用导热性能良好的钢板。预热时关闭风冷热管散热器箱体 15的散热门19使风冷热管散热器7处于箱体内部密闭的环境中，风冷热管散热器7不工作，在进行激光重熔/熔覆时，由于热积累效应使工件温度升的过高，当温度超过设定的工件最高温度时，主控制器向风冷热管散热器7的风扇供电，打开风冷热管散热器箱体15的散热门19，开始将热量向外界排出，使温度下降到设定值。
工作过程：(1)将待加工工件放置在预热平板10的传感器上方位置，固定工件，关闭风冷热管散热器箱体15的可散热门19，确定无误后，启动系统电源；
(2)对系统key1、key2按键进行操作，设定工件的预热温度和重熔/熔覆过程中工件的最高温度，设置完毕后，对key3按键进行操作，在程序中进行设置确认；
(3)对系统key4按键进行操作，启动继电器，使加热管工作，开始加热，当工件温度达到设定的预热温度时，单片机ATmega16将控制继电器使加热管电路断电，停止加热；
(4)在对工件进行激光重熔/熔覆时，当工件温度达到设定的工件最高温度，主控制器4控制电源向风冷热管散热器7的风扇进行供电，此时人工操作打开风冷热管散热器箱体15的散热门19，使风冷热管散热器7向外散热对工件进行降温，当温度下降到设置温度时，主控制器4控制电源向风冷热管散热器7的风扇断电，停止散热；
(5)在完成激光重熔/熔覆后，断开电源，将设备整理后放好。
Claims (9)
1.一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置，其特征在于：包括用于数据处理和控制的主控制器(4)以及用于放置和预热工件的加热台(1)；与主控制器(4)连接用于采集加热台(1)温度的测温传感器电路(6)；与主控制器(4)连接用于显示测温传感器电路(6)所测温度的液晶显示模块(5)；与主控制器(4)连接用于控制是否向加热台(1)供电的继电器电路(3)；与主控制器(4)连接用于向整个系统供电的电源及转压电路(2)；与主控制器(4)连接用于工件温度过高时将多余热量及时排出的风冷热管散热器(7)。
2.根据权利要求1所述的一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置，其特征在于：所述的加热台(1)包括加热管箱体(8)，加热管箱体(8)的内部安装有加热管(14)，加热管箱体(8)的上面板为预热平板(10)，加热管箱体(8)的下面板设置有风冷热管散热器箱体(15)，风冷热管散热器(7)设置在风冷热管散热器箱体(15)内，风冷热管散热器箱体(15)的一侧开有散热门(19)。
3.根据权利要求2所述的一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置，其特征在于：加热管箱体(8)壁体由加热管箱体外壁(11)和加热管箱体内壁(12)构成，加热管箱体外壁(11)和加热管箱体内壁(12)之间为空腔(13)，空腔(13)内填充有保温材料，冷热管散热器(7)与加热管箱体(8)下底板紧密固定，且下底板采用钢板。
4.根据权利要求2所述的一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置，其特征在于：加热管箱体内壁(12)壁体由风冷热管散热器箱体外壁(16)和风冷热管散热器箱体内壁(17)构成，风冷热管散热器箱体外壁(16)和风冷热管散热器箱体内壁(17)之间为风冷热管散热器箱体空腔(18)，风冷热管散热器箱体空腔(18)内填充有保温材料。
5.根据权利要求2所述的一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置，其特征在于：所述的散热门(19)采用推拉门。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置，其特征在于：所述的主控制器(4)采用单片机ATmega16。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置，其特征在于：所述的测温传感器电路(6)由测温传感器(9)以及与其连接的放大电路组成。
8.根据权利要求7所述的一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置，其特征在于：所述的测温传感器(9)采用热电偶TP-01，放大电路采用LM324放大器芯片。
9.根据权利要求8所述的一种激光重熔/熔覆过程中的工件预热装置，其特征在于：所述的热电偶TP-01有4个，安装在预热平板(10)内。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111549312A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-08-18 | 江苏科环新材料有限公司 | 一种锅炉水冷壁涂层制备双热源协同重熔方法 |
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