專利名稱：自重式激光熔覆送粉裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬激光熔覆工藝裝置類。
現(xiàn)有的激光熔覆主要有兩種工藝方式預置涂層法和同步送料法。其中，同步送料法就是在激光束照射基材表面的同時，將選定的合金送入激光熔池的方法。送入的合金可以是絲狀，也可以是粉末狀。由于粉末對CO2激光的吸收率高于絲狀，因此人們研究的重點主要放在送粉器的研制上，先后制作了氣體動力吹送式送粉器和自重式送粉器。
然而，已有的送粉器都存在明顯的不足，就是粉末利用率較低，例如PB90－263609所介紹的氣體動力送粉器的粉末利用率只有20％，其它的送粉器的粉末利用率最高不超過70％。
本實用新型的目的是研制一種粉末流量易于調控，粉末流速穩(wěn)定，粉末利用率高且能滿足不同激光熔覆工藝要求的激光熔覆送粉裝置。
本實用新型的構成包括四部分(圖一)刮扳式送粉器(1)、支架(2)、輸粉管道(3)、噴嘴(4)。其技術要點是1.采用括扳式送粉器控制粉末流量。刮扳式送粉器(1)的內部結構原理圖為由電機經蝸輪蝸桿帶動平面轉盤(5)轉動，使儲粉漏斗(6)中的粉末源源不斷地流至平面轉盤(5)上。當載有粉末的平面轉盤(5)轉至刮扳(8)處時，原與轉盤同步運動的粉末受阻而在刮扳(8)處堆積，當堆積量達到一定值時，便沿轉盤邊緣持續(xù)落入漏斗(10)中，并形成穩(wěn)定的粉末流。落入漏斗(10)中的合金粉末在重力及輔助氣體(15)的作用下，經輸粉管道(3)送至激光作用區(qū)(11)，通過調節(jié)電機電壓，或更換儲粉漏斗(6)中的出粉嘴(9)的直徑，或改變出粉嘴(9)與平面轉盤(5)之間的間距，可以方便地調控粉末流量的大小。
2.采用支架(2)升高刮扳式送粉器(1)，使粉末在重力驅動下，沿輸粉管道(3)經噴嘴(4)至激光作用區(qū)(11)。
采用支架調整，升高刮扳式送粉器(1)的高度，達到不用或只用少量輔助氣體(15)，以重力為主要動力，將粉末送至激光作用區(qū)(11)，就可以降低粉末運行速度，減小粉末于噴嘴(4)的發(fā)散角，從而獲得高的粉末利用率。
3.噴嘴(4)的大小要與粉末流量相適應。過大直徑的噴嘴，粉末易損耗，過小直徑的噴嘴又易導至堵粉。一般噴嘴直徑選在2～3mm為宜。


圖一為自重式激光熔覆送粉裝置結構原理圖。其中(1)刮扳式送粉器，(2)支架、(3)輸粉管道、(4)噴嘴、(5)平面轉盤、(6)儲粉漏斗、(7)合金粉末、(8)刮扳、(9)出粉嘴、(10)漏斗、(11)激光作用區(qū)、(12)激光束、(13)導光筒、(14)工作臺、(15)輔助氣體工作臺邊箭頭所指方向為工作臺運動方向。
實施例為了考核該送粉器的粉末利用率高低，我們采用A3鋼作為基材，WF150不銹鋼合金粉(成分Ni，29.7％wt；W，4.55％wt；Cr， 14.79％wt；Mo，0.99％wt；Si，1.1－2.4％wt；B，2.3－3.2％wt；余Fe)作為熔覆用粉。測定方法是將準備好的標準試樣在化學天平上(精密度0.1克)稱重后，記下其原始重量Qi，用游標卡尺測量試樣的長度L，測三次后取平均值。激光熔覆試驗后，將試樣在盛有灑精的器皿中用鋼絲刷洗凈，烘干后稱重，記錄此時的重量Qf，則試樣的實際增重為△Qf＝Qf－Qi；由于選用的掃描速度Vs及粉末流量Vg均已知，則激光熔覆時試樣的應增重量(即實際注入量)為△Gr＝(L／Vs)×Vg，因此，△Gf／△Gr即為粉末利用率。每個參數(shù)量重復三次后取平均值。粉末利用率的測試結果見表I。
表Ⅰ 粉末利用率測試結果<

>表I中，P為激光器輸出功率，d為光斑直徑，Vs為掃描速度。
由表I可知，本送粉器在給定激光工藝參數(shù)下粉末浪費極少，粉末利用率最高可達94％以上，從根本上克服了其它送粉器粉末浪費大的毛病。
該刮扳式送粉器在動態(tài)測量下，當送粉量大于5g／min時，每分鐘波動值不大于2％；當送粉量小于5g／min時，每分鐘波動值不大于±3％，適用于－60＋320目的合金粉末，可用于各種熔覆工藝，粉末流量為2－80g／min。
權利要求1.一種由刮板式送粉器(1)、支架(2)、輸粉管道(3)和噴嘴(4)組成的自重式激光熔覆送粉裝置，其特征在于，在送粉器中有由蝸輪蝸桿帶動轉動的平面轉盤，在所說的平面轉盤上方有可使粉末源源不斷地流到平面轉盤上的儲粉漏斗，在平面轉盤的上面還有可阻止粉末運動而使粉末堆積的刮板。
2.根據(jù)權利要求1所述的送粉裝置，其特征在于用支架升高刮板式送粉器，靠重力驅動粉末流至激光作用區(qū)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的送粉裝置，其特征在于噴嘴直徑選在2－3mm為宜。
專利摘要一種自重式激光熔覆送粉裝置，其屬于激光熔覆送粉器類。該裝置采用括板式送粉器調節(jié)粉末流量，用支架升高括板式選粉器，靠重力驅動粉末流至激光作用區(qū)。使用該裝置可以獲得激光熔覆時粉末利用率高、粉末流量連續(xù)可調，流速穩(wěn)定的顯著效果。該裝置可用于熔覆不同種類的合金，且滿足不同激光熔覆工藝的要求。
文檔編號C23C24/10GK2150214SQ9222090
公開日1993年12月22日 申請日期1992年9月21日 優(yōu)先權日1992年9月21日
發(fā)明者曾曉雁, 朱蓓蒂, 陶曾毅, 胡項 申請人:華中理工大學