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      一種yag脈沖激光合金化專用送粉機(jī)構(gòu)的制作方法

      文檔序號(hào):9965778閱讀:435來(lái)源:國(guó)知局
      一種yag脈沖激光合金化專用送粉機(jī)構(gòu)的制作方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本實(shí)用新型涉及一種激光合金化的熔池送粉機(jī)構(gòu),具體是涉及一種YAG脈沖激光合金化專用送粉機(jī)構(gòu)。
      【背景技術(shù)】
      [0002]激光合金化是利用高能密度的激光束快速加熱熔化特征,使基材表層和添加的合金元素熔化混合,從而形成以原基材為基的新的表面合金層。通常按合金元素的加入方式將其分成三大類,即預(yù)置式激光合金化、氣氛式激光合金化和送粉式激光合金化。預(yù)置式激光合金化就是把要添加的合金元素先置于基材合金化部位,然后再激光輻照熔化,預(yù)置式激光合金化適合于對(duì)表層合金成分均勻性要求不高、工件形狀簡(jiǎn)單的厚層合金化。氣氛式激光合金化是將基材置于適當(dāng)?shù)臍夥罩校辜す廨椪盏牟课粡臍夥罩形仗?、氮等并與之化合,氣氛式激光合金化一般適合于向基材置入非金屬元素,且工件尺寸不大的超薄合金化層。送粉式激光合金化就是采用送粉裝置將添加的合金粉末直接送入基材表面的激光熔池內(nèi),使添加合金元素和激光熔化同步完成,這種方法特別適合向基材表層注入金屬元素和陶瓷顆粒,且即使基材形狀復(fù)雜也不會(huì)影響合金化的效果。
      [0003]實(shí)現(xiàn)送粉式激光合金化需要獨(dú)立的送粉裝置搭配激光器使用,目前國(guó)外先進(jìn)的大功率激光器,例如功率2000W以上的光纖激光器、碟片激光器和半導(dǎo)體激光器都采用了同軸自動(dòng)送粉裝置,但實(shí)際上這些裝置的參數(shù)都是與大功率、大面積激光熔敷工藝相匹配的。為了更好的配合激光合金化工藝,這些送粉裝置都需要進(jìn)行改進(jìn)。YAG脈沖激光器自問(wèn)世以來(lái),在模具、夾具、刀具的局部處理方面發(fā)揮了重要作用。近幾年,有關(guān)使用YAG脈沖激光器進(jìn)行激光合金化的研究報(bào)道越來(lái)越多,其特點(diǎn)是功率小、光斑小、能量集中、熱輸入量小和投入成本低。目前,實(shí)驗(yàn)室研究的YAG激光合金化技術(shù)多采用的是預(yù)置式激光合金化,因此需要設(shè)計(jì)一種YAG脈沖激光合金化專用的送粉機(jī)構(gòu),以適應(yīng)送粉式Y(jié)AG激光合金化光斑小和合金粉末顆粒細(xì)的使用特點(diǎn)。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述存在問(wèn)題和不足,提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、使用效果好,能夠適應(yīng)送粉式Y(jié)AG激光合金化光斑小和合金粉末顆粒細(xì)的使用特點(diǎn)的YAG脈沖激光合金化專用送粉機(jī)構(gòu)。
      [0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
      [0006]本實(shí)用新型所述的YAG脈沖激光合金化專用送粉機(jī)構(gòu),其特點(diǎn)是包括氣載式送粉器、獨(dú)立冷卻水栗及其上按圓周同軸地設(shè)置有三條送粉通道的三路共軸送粉嘴,所述獨(dú)立冷卻水栗通過(guò)水管與三路共軸送粉嘴上設(shè)置的冷卻水通道相連通,所述三路共軸送粉嘴上的三條送粉通道通過(guò)送粉管與氣載式送粉器相連通,且經(jīng)所述三條送粉通道噴出的激光合金化用粉末與YAG脈沖激光器發(fā)出的激光束一同匯聚于激光熔池的中心。
      [0007]其中,上述氣載式送粉器包括二個(gè)儲(chǔ)粉筒、各儲(chǔ)粉筒內(nèi)分別設(shè)置的一個(gè)攪拌器和一個(gè)粉槽及各儲(chǔ)粉筒底部分別設(shè)置的一臺(tái)電機(jī),所述各電機(jī)的轉(zhuǎn)軸分別與其上部?jī)?chǔ)粉筒內(nèi)的攪拌器及粉槽相連接,且各電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定為O?6轉(zhuǎn)/分,所述粉槽位于攪拌器的下方且寬度為4mm,深度為Imm0
      [0008]上述各送粉通道的入粉口直徑為2mm,出粉口直徑為1mm。
      [0009]上述三路共軸送粉嘴上設(shè)置有升降器,通過(guò)調(diào)節(jié)升降器可使三路共軸送粉嘴的長(zhǎng)度變化范圍為O?50mmo
      [0010]上述三路共軸送粉嘴上設(shè)置有一個(gè)用于指示共軸送粉中心點(diǎn)的藍(lán)光指示器。
      [0011]本實(shí)用新型由于采用了由氣載式送粉器、獨(dú)立冷卻水栗及三路共軸送粉嘴組成的送粉機(jī)構(gòu),不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、便于裝配、整體成本低,而且通過(guò)三路共軸送粉嘴可以保證激光合金層的合金成分均勻分布,同時(shí)獨(dú)立冷卻水栗的設(shè)計(jì)既能夠防止送粉機(jī)構(gòu)的冷卻水進(jìn)入激光器內(nèi)循環(huán)水路污染諧振腔,又能維持三路共軸送粉嘴的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。此外,氣載式送粉器的淺窄形粉槽配合低轉(zhuǎn)速電機(jī)更適合YAG激光合金化2?7g/min的粉末輸送量,而且儲(chǔ)粉筒內(nèi)安裝攪拌器更適合YAG激光合金化所用20μπι以下的細(xì)粉顆粒。
      [0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
      【附圖說(shuō)明】
      [0013]圖1為本實(shí)用新型的整體組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0014]圖2為本實(shí)用新型的氣載式送粉器結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0015]圖3為本實(shí)用新型的三路共軸送粉嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
      【具體實(shí)施方式】
      [0016]如圖1-圖3所示,本實(shí)用新型所述的YAG脈沖激光合金化專用送粉機(jī)構(gòu),包括氣載式送粉器1、獨(dú)立冷卻水栗2及三路共軸送粉嘴3,其中三路共軸送粉嘴3的頭部設(shè)置成上大下小的圓錐形結(jié)構(gòu),在三路共軸送粉嘴3的頭部上按圓周同軸地設(shè)置有三條送粉通道11,各條送粉通道11分別由上往下、由外向內(nèi)傾斜設(shè)置,且各送粉通道11的入粉口直徑為2_、出粉口直徑為1_,氣載式送粉器I通過(guò)一條送粉管4將激光合金化用粉末送出,且該送粉管4經(jīng)連通器6分成三路,每路送粉管4各與一條送粉通道11相連通,且經(jīng)三條送粉通道11噴出的激光合金化用粉末與YAG脈沖激光器發(fā)出的激光束一同匯聚于激光熔池的中心,同時(shí)在三路共軸送粉嘴3的頭部上還設(shè)置有環(huán)形的冷卻水通道13,獨(dú)立冷卻水栗2通過(guò)水管5與環(huán)形的冷卻水通道13相連通,該獨(dú)立冷卻水栗2的功率為500W、容積為9L。氣載式送粉器I包括二個(gè)儲(chǔ)粉筒7、各儲(chǔ)粉筒7內(nèi)分別設(shè)置的一個(gè)攪拌器8和一個(gè)粉槽9及各儲(chǔ)粉筒7底部分別設(shè)置的一臺(tái)電機(jī)10,各電機(jī)10的轉(zhuǎn)軸分別與其上部?jī)?chǔ)粉筒7內(nèi)的攪拌器8及粉槽9相連接,且各電機(jī)10的轉(zhuǎn)速設(shè)定為O?6轉(zhuǎn)/分,粉槽9位于攪拌器8的下方且寬度為4mm、深度為1mm,二個(gè)儲(chǔ)粉筒7是安裝在一個(gè)箱體上,而二臺(tái)電機(jī)10是安裝在該箱體內(nèi),同時(shí)在箱體上開(kāi)設(shè)有與送粉管4入口端相連接的接口。同時(shí),在三路共軸送粉嘴3上還設(shè)置有升降器14,通過(guò)調(diào)節(jié)升降器14可使三路共軸送粉嘴3的長(zhǎng)度變化范圍為O?50mm,而且在三路共軸送粉嘴3上還設(shè)置有一個(gè)用于指示共軸送粉中心點(diǎn)的藍(lán)光指示器12。
      [0017]本實(shí)用新型使用時(shí),先將烘干的激光合金化用粉末材料放入氣載式送粉器I的儲(chǔ)粉筒7中,然后開(kāi)啟氣載式送粉器I的電源,調(diào)整電機(jī)10的轉(zhuǎn)速為3轉(zhuǎn)/分,電機(jī)10帶動(dòng)攪拌器8和粉槽9旋轉(zhuǎn),粉末經(jīng)攪拌器8攪拌后落入粉槽9中,最后被保護(hù)氣體氬氣吹入送粉管4中,送粉管4在輸送途中經(jīng)連通器6被分成三路,相應(yīng)的氣載粉末也被分成三等份,送粉管4的三路出口分別與三條送粉通道11的快速接頭連接,實(shí)現(xiàn)粉末向激光熔池的共軸輸送,為保證焦距可調(diào),三路共軸送粉嘴3的長(zhǎng)度可通過(guò)旋轉(zhuǎn)升降器14來(lái)調(diào)整,同時(shí)通過(guò)藍(lán)光指示器12指示共軸送粉的中心點(diǎn)。由于激光加工過(guò)程中,反射的激光會(huì)被送粉嘴材料吸收導(dǎo)致送粉嘴溫度急劇上升,因此在三路共軸送粉嘴3的頭部制作了冷卻水通道13,采用一個(gè)獨(dú)立冷卻水栗2通過(guò)水管5將冷卻水注入冷卻水通道13,可實(shí)現(xiàn)三路共軸送粉嘴3的冷卻目的,進(jìn)而維持其長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。
      [0018]本實(shí)用新型是通過(guò)實(shí)施例來(lái)描述的,但并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成限制,參照本實(shí)用新型的描述,所公開(kāi)的實(shí)施例的其他變化,如對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人士是容易想到的,這樣的變化應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1.一種YAG脈沖激光合金化專用送粉機(jī)構(gòu),其特征在于包括氣載式送粉器(I )、獨(dú)立冷卻水栗(2)及其上按圓周同軸地設(shè)置有三條送粉通道(11)的三路共軸送粉嘴(3),所述獨(dú)立冷卻水栗(2)通過(guò)水管(5)與三路共軸送粉嘴(3)上設(shè)置的冷卻水通道(13)相連通,所述三路共軸送粉嘴(3 )上的三條送粉通道(11)通過(guò)送粉管(4)與氣載式送粉器(I)相連通,且經(jīng)所述三條送粉通道(11)噴出的激光合金化用粉末與YAG脈沖激光器發(fā)出的激光束一同匯聚于激光熔池的中心。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的YAG脈沖激光合金化專用送粉機(jī)構(gòu),其特征在于上述氣載式送粉器(I)包括二個(gè)儲(chǔ)粉筒(7 )、各儲(chǔ)粉筒(7 )內(nèi)分別設(shè)置的一個(gè)攪拌器(8 )和一個(gè)粉槽(9 )及各儲(chǔ)粉筒(7)底部分別設(shè)置的一臺(tái)電機(jī)(10),所述各電機(jī)(10)的轉(zhuǎn)軸分別與其上部?jī)?chǔ)粉筒(7 )內(nèi)的攪拌器(8 )及粉槽(9 )相連接,且各電機(jī)(10 )的轉(zhuǎn)速設(shè)定為O?6轉(zhuǎn)/分,所述粉槽(9)位于攪拌器(8)的下方且寬度為4mm,深度為1mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的YAG脈沖激光合金化專用送粉機(jī)構(gòu),其特征在于上述各送粉通道(11)的入粉口直徑為2mm,出粉口直徑為Imm04.根據(jù)權(quán)利要求1所述的YAG脈沖激光合金化專用送粉機(jī)構(gòu),其特征在于上述三路共軸送粉嘴(3)上設(shè)置有升降器(14),通過(guò)調(diào)節(jié)升降器(14)可使三路共軸送粉嘴(3)的長(zhǎng)度變化范圍為O?50mmo5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的YAG脈沖激光合金化專用送粉機(jī)構(gòu),其特征在于上述三路共軸送粉嘴(3)上設(shè)置有一個(gè)用于指示共軸送粉中心點(diǎn)的藍(lán)光指示器(12)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的YAG脈沖激光合金化專用送粉機(jī)構(gòu),其特征在于上述獨(dú)立冷卻水栗(2)的功率為500W,容積為9L。
      【專利摘要】一種YAG脈沖激光合金化專用送粉機(jī)構(gòu),包括氣載式送粉器、獨(dú)立冷卻水泵及其上按圓周同軸地設(shè)置有三條送粉通道的三路共軸送粉嘴,所述獨(dú)立冷卻水泵通過(guò)水管與三路共軸送粉嘴上設(shè)置的冷卻水通道相連通,所述三路共軸送粉嘴上的三條送粉通道通過(guò)送粉管與氣載式送粉器相連通,且經(jīng)所述三條送粉通道噴出的激光合金化用粉末與YAG脈沖激光器發(fā)出的激光束一同匯聚于激光熔池的中心。本實(shí)用新型不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、便于裝配、整體成本低,而且通過(guò)三路共軸送粉嘴可以保證激光合金層的合金成分均勻分布,同時(shí)獨(dú)立冷卻水泵的設(shè)計(jì)既能夠防止送粉機(jī)構(gòu)的冷卻水進(jìn)入激光器內(nèi)循環(huán)水路污染諧振腔,又能維持三路共軸送粉嘴的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。
      【IPC分類】C23C24/10
      【公開(kāi)號(hào)】CN204874743
      【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520542165
      【發(fā)明人】佟鑫, 李福海, 馬文有, 陳興馳, 周克崧, 劉敏, 代明江, 鄧暢光
      【申請(qǐng)人】廣州有色金屬研究院
      【公開(kāi)日】2015年12月16日
      【申請(qǐng)日】2015年7月24日
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