專利名稱：激光表面改性加工同軸氣體保護送粉裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型激光表面改性加工同軸氣體保護送粉裝置，屬激光表面改 性加工設4>領域。
背景技術：
在如激光熔覆、激光表面合金化等激光表面改性加工過程中，從激光 器輸出的激光束通過外ifej洛系統(tǒng)變向、聚焦到達被處理的工件表面，與此 同時，激光表面改性加工所需的不同合金粉末在激光束與被處理的工件表 面相對運動過程中將被適量地同步送入激光束幅照區(qū)域，完成激光表面改 性加工。不同類型的基體材料及合金粉末材料，暴露于空氣中加工，將會出現(xiàn)不同程度的氧化，或是其他有害元素i^A加工區(qū)域，從而影響激M 面改性加工層的性能，特別是對輕合金表面激光處理的影響更為明顯。因 此，對激M面改性加工區(qū)域進行氣體保護，是進行激it^面改性加工的 必備條件之一。目前大部分激光表面改性處理過程中并沒有適當?shù)臍怏w保護裝置， 現(xiàn)有應用的氣體保護機構主要針對透射式聚焦的激光束，但由于透射式聚 焦的激光束的光筒上部為密封式結構，所以該氣體保護機構相對簡單，應 用有局限。但當前大多數(shù)工業(yè)應用采用U射聚焦的激光束，即通it^射 和聚焦兩塊金屬鏡實現(xiàn)光束的集聚，其光筒的上部不密封，采用這種激光 束進行表面改性加工，要確保表面改性加工的質(zhì)量，則必須解決激M面 改性加工過程中的氣體保護問題。因此，解決加工裝置在激光表面改性加 工過程中能夠形成完整閉合的氣體保護區(qū)這一關鍵問題，成為業(yè)內(nèi)關注的 焦點之一。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種激光表面改性加工同軸氣體保護送粉 裝置，使本裝置產(chǎn)生的保護氣休氣簾與激光束同柚，從而阻隔被加工區(qū)城 與大氣的接觸，以穗定確保激光表面改性加工層的質(zhì)量；同時，能實現(xiàn)送 粉目標位置精確可調(diào)。本實用新型目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的本裝置包括裝置主體，外套，連接套筒，粉末加保護氣供給機構，冷 卻水系統(tǒng)，保護氣體供給系統(tǒng)，該裝置主體2為上下貫通的空腔結構， 主體2上部的多個保護氣體入口 A， 穿透主體2體壁在空腔內(nèi)壁形成向 上傾斜的小出氣孔2-l，構成本裝置上部保護氣體通路，保護氣體從小出 氣孔2-1通入主體2的內(nèi)腔中，在內(nèi)腔上部形成氣簾，在主體2近底部有 一道與外套3內(nèi)壁貼合的半環(huán)形凸臺2-2，外套3能以半環(huán)形凸臺2-2為 支撐，小范圍地繞中心軸轉(zhuǎn)動，在外套3下部設有保護氣體入口 B，與外 套3底部的儲氣倉6及有小出氣孔8的環(huán)形氣體導流槽7連通，構成下部 保護氣體通路，在激光加工區(qū)外圍形成一個與送粉裝置同軸的環(huán)形氣簾， 裝置主體2裝在外套3內(nèi)，通過均勻分布的調(diào)節(jié)螺栓4，將主體2和外套 3連接固定，在調(diào)節(jié)螺栓4和半環(huán)形凸臺2-2之間，填充柔性密封膠密封 層5。連接套筒1與激光聚焦系統(tǒng)輸出口用螺紋連接，通過螺紋可調(diào)節(jié)該 裝置與聚焦鏡的相對位置，共同構成激光表面改性加工外光路系統(tǒng)。本實用新型創(chuàng)新設計不僅以簡單結構在裝置內(nèi)形成了有效的保護氣 體氣簾，通過主體外表面的半環(huán)形凸臺設計，實現(xiàn)送粉目標位置可調(diào)，而 且操作方便，本裝置可廣泛用于在透射式聚焦或反射式聚焦的高功率氣體 激光器上進行多種激光表面改性加工。


圖1本實用新型裝置結構示意圖圖2本實用新型裝置下部保護氣體通路示意圖具體實施方式現(xiàn)結合附圖進一步說明本實用新型是如何實施的 本裝置有冷卻水系統(tǒng)2-C、 3-C， A路保護氣體供給系統(tǒng)及其入口 A、 B路保護氣體供給系統(tǒng)及其入口 B，粉末加保護氣供料機構S及通道。 按本裝置結構，將主體2裝入外套3以后，使主體2的半環(huán)形凸臺 2-2與外套3內(nèi)壁良好貼合，再在主體2與外套3的間隙中填充柔性密
封膠5進行密封，至此即連接為一體裝置，可供加工現(xiàn)場使用。使用時，首先將連接套筒1與激光聚焦系統(tǒng)輸出口螺紋裝接，共同構成激光表面 改性加工外光路系統(tǒng)，并將本裝置下端與待激^面改性加工的工件W 的表面相對應。然后進行送粉位置調(diào)節(jié)將外革3以半環(huán)形凸臺2-2為 支撐，小范圍地繞中心軸轉(zhuǎn)動，通過外套3繞中心軸的轉(zhuǎn)動，可以使從 同軸氣體保護供料M送粉9送出的粉末的角度e發(fā)生小范圍的變化， 起到調(diào)節(jié)送粉位置的作用，確保粉末加保護氣供料機構S送出的合* 末落在被加工工件設定的加工區(qū)。當送粉位置調(diào)定后，再用調(diào)節(jié)螺栓4 固定連接主體2與外套3。即4^f吏用。使用本加工裝置時，根據(jù)具體加工需求，通過試驗確定各路系統(tǒng)壓力 和流量，通過調(diào)節(jié)連接套筒1的螺紋，可調(diào)節(jié)該裝置與聚焦鏡的相對位置， 改變激光束通過同軸氣體保護送粉裝置后的光斑尺寸。啟動本裝置后，各路冷卻水系統(tǒng)、保護氣體系統(tǒng)及合金粉末送粉系統(tǒng) 隨即啟動運作，粉末加保護氣供料機構S提供的合金粉末和保護氣，經(jīng) 其供給通道受控送到被加工工件W指定的的激光幅照區(qū)域，與此同時，A 路保護氣體從主體2的保護氣體入口 Ai^Ao從裝置上部設置的向上傾斜 的小氣孔2-1通入主體2的內(nèi)腔中，在內(nèi)腔上部形成保護氣體氣簾，將空 氣向上趕，阻止上部空氣進入內(nèi)腔，B路保護氣體從外套3的保護氣體入 口 B,進入外套3底部的儲氣倉6，經(jīng)小出氣孔8流出，在環(huán)形氣體導流 槽7的作用下，在激光加工區(qū)外圍形成一個與送粉裝置同軸的環(huán)形氣簾， 從而阻止大氣進入同軸保護送粉裝置與工件之間的空間。至此，采用本激光表面改性加工同軸氣體保護送粉裝置對工件進行激M面改性加工時， 在裝置的上部和表面被加工工件表面的激光加工區(qū)，形成了由保護氣體氣 流所構成的完奮隊護氣簾，阻止空氣的進入，即可避免加工過程中，因空 氣氧化引起的表面加工質(zhì)量問題。具體激光表面改性加工按工藝參數(shù)實 施。本裝置在不同的激光器及不同的激M面改性加工工藝條件下，各工 藝參數(shù)可調(diào)。
權利要求1、 激光表面改性加工同軸氣體保護送粉裝置，包括裝置主體，外套， 連接套筒，粉末加保護氣供給機構，冷卻水系統(tǒng)，保護氣體供給系統(tǒng)，其特征在于主體(2)為上下貫通的空腔結構，主體(2)上部的多個保護氣 體入口 (A)，穿透主體(2)體壁在空腔內(nèi)壁形成小出氣孔(2-l)，構成 上部保護氣體通路，主體(2 )近底部有一道與外套(3 )內(nèi)壁貼合的半環(huán) 形凸臺(2-2)，在外套(3)下部有保護氣體入口 (B)，與外套(3)底部 的儲氣倉(6)及有小出氣孔(8)的環(huán)形氣體導流槽(7)連通，構成下 部保護氣體通路，主體(2 )裝在外套(3)內(nèi)，通過調(diào)節(jié)螺栓(4 )，將主 體(2)和外套(3)連接固定，連接套筒(1)與激光聚焦系統(tǒng)輸出口螺 紋連接。
2、 根據(jù)權利要求l的激it^面改性加工同軸氣體保護送粉裝置，其 特征在于所述的保護氣體小出氣孔(2-1)有向上傾斜的角度。
3、 根據(jù)權利要求l的激光表面改性加工同軸氣體保護送粉裝置，其 特征在于所述的調(diào)節(jié)螺栓(4)和半環(huán)形凸臺(2-2)之間有柔性密封膠 密封層(5 )。
專利摘要本實用新型激光表面改性加工同軸氣體保護送粉裝置，屬激光表面改性加工設備領域，本裝置包括裝置主體，外套，連接套筒和水路、氣路、粉末供給系統(tǒng)，主體為上下貫通的空腔結構，其上部的多個保護氣體入口和穿透主體體壁的小出氣孔，構成上部保護氣體通路，主體下部有與外套內(nèi)壁貼合的半環(huán)形凸臺，外套下部的有保護氣體入口與外套底部的儲氣倉及有小出氣孔的環(huán)形氣體導流槽連通，構成下部保護氣體通路，主體套裝在外套內(nèi)，以調(diào)節(jié)螺栓連接固定，上部連接套筒與激光聚焦系統(tǒng)輸出口螺紋連接，裝置下端口對應被加工工件，本裝置不僅結構簡單，效果明顯，而且操作方便，可廣泛用于高功率氣體激光器，進行多種激光表面改性加工。
文檔編號C23C24/08GK201037151SQ20072008405
公開日2008年3月19日 申請日期2007年4月5日 優(yōu)先權日2007年4月5日
發(fā)明者夏春懷, 城 梁, 鄰 潘, 陶錫麒, 高萬振 申請人:武漢材料保護研究所