专利名称：激光表面改性加工同轴气体保护送粉装置的制作方法
技术领域：
本实用新型激光表面改性加工同轴气体保护送粉装置，属激光表面改 性加工设4>领域。
背景技术：
在如激光熔覆、激光表面合金化等激光表面改性加工过程中，从激光 器输出的激光束通过外ifej洛系统变向、聚焦到达被处理的工件表面，与此 同时，激光表面改性加工所需的不同合金粉末在激光束与被处理的工件表 面相对运动过程中将被适量地同步送入激光束幅照区域，完成激光表面改 性加工。不同类型的基体材料及合金粉末材料，暴露于空气中加工，将会出现不同程度的氧化，或是其他有害元素i^A加工区域，从而影响激M 面改性加工层的性能，特别是对轻合金表面激光处理的影响更为明显。因 此，对激M面改性加工区域进行气体保护，是进行激it^面改性加工的 必备条件之一。目前大部分激光表面改性处理过程中并没有适当的气体保护装置， 现有应用的气体保护机构主要针对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为密封式结构，所以该气体保护机构相对简单，应 用有局限。但当前大多数工业应用采用U射聚焦的激光束，即通it^射 和聚焦两块金属镜实现光束的集聚，其光筒的上部不密封，采用这种激光 束进行表面改性加工，要确保表面改性加工的质量，则必须解决激M面 改性加工过程中的气体保护问题。因此，解决加工装置在激光表面改性加 工过程中能够形成完整闭合的气体保护区这一关鍵问题，成为业内关注的 焦点之一。实用新型内容本实用新型的目的是提供一种激光表面改性加工同轴气体保护送粉 装置，使本装置产生的保护气休气帘与激光束同柚，从而阻隔被加工区城 与大气的接触，以穗定确保激光表面改性加工层的质量；同时，能实现送 粉目标位置精确可调。本实用新型目的是通过如下技术方案实现的本装置包括装置主体，外套，连接套筒，粉末加保护气供给机构，冷 却水系统，保护气体供给系统，该装置主体2为上下贯通的空腔结构， 主体2上部的多个保护气体入口 A， 穿透主体2体壁在空腔内壁形成向 上倾斜的小出气孔2-l，构成本装置上部保护气体通路，保护气体从小出 气孔2-1通入主体2的内腔中，在内腔上部形成气帘，在主体2近底部有 一道与外套3内壁贴合的半环形凸台2-2，外套3能以半环形凸台2-2为 支撑，小范围地绕中心轴转动，在外套3下部设有保护气体入口 B，与外 套3底部的储气仓6及有小出气孔8的环形气体导流槽7连通，构成下部 保护气体通路，在激光加工区外围形成一个与送粉装置同轴的环形气帘， 装置主体2装在外套3内，通过均匀分布的调节螺栓4，将主体2和外套 3连接固定，在调节螺栓4和半环形凸台2-2之间，填充柔性密封胶密封 层5。连接套筒1与激光聚焦系统输出口用螺紋连接，通过螺紋可调节该 装置与聚焦镜的相对位置，共同构成激光表面改性加工外光路系统。本实用新型创新设计不仅以简单结构在装置内形成了有效的保护气 体气帘，通过主体外表面的半环形凸台设计，实现送粉目标位置可调，而 且操作方便，本装置可广泛用于在透射式聚焦或反射式聚焦的高功率气体 激光器上进行多种激光表面改性加工。
图1本实用新型装置结构示意图图2本实用新型装置下部保护气体通路示意图具体实施方式现结合附图进一步说明本实用新型是如何实施的 本装置有冷却水系统2-C、 3-C， A路保护气体供给系统及其入口 A、 B路保护气体供给系统及其入口 B，粉末加保护气供料机构S及通道。 按本装置结构，将主体2装入外套3以后，使主体2的半环形凸台 2-2与外套3内壁良好贴合，再在主体2与外套3的间隙中填充柔性密
封胶5进行密封，至此即连接为一体装置，可供加工现场使用。使用时，首先将连接套筒1与激光聚焦系统输出口螺紋装接，共同构成激光表面 改性加工外光路系统，并将本装置下端与待激^面改性加工的工件W 的表面相对应。然后进行送粉位置调节将外革3以半环形凸台2-2为 支撑，小范围地绕中心轴转动，通过外套3绕中心轴的转动，可以使从 同轴气体保护供料M送粉9送出的粉末的角度e发生小范围的变化， 起到调节送粉位置的作用，确保粉末加保护气供料机构S送出的合* 末落在被加工工件设定的加工区。当送粉位置调定后，再用调节螺栓4 固定连接主体2与外套3。即4^f吏用。使用本加工装置时，根据具体加工需求，通过试验确定各路系统压力 和流量，通过调节连接套筒1的螺紋，可调节该装置与聚焦镜的相对位置， 改变激光束通过同轴气体保护送粉装置后的光斑尺寸。启动本装置后，各路冷却水系统、保护气体系统及合金粉末送粉系统 随即启动运作，粉末加保护气供料机构S提供的合金粉末和保护气，经 其供给通道受控送到被加工工件W指定的的激光幅照区域，与此同时，A 路保护气体从主体2的保护气体入口 Ai^Ao从装置上部设置的向上倾斜 的小气孔2-1通入主体2的内腔中，在内腔上部形成保护气体气帘，将空 气向上赶，阻止上部空气进入内腔，B路保护气体从外套3的保护气体入 口 B,进入外套3底部的储气仓6，经小出气孔8流出，在环形气体导流 槽7的作用下，在激光加工区外围形成一个与送粉装置同轴的环形气帘， 从而阻止大气进入同轴保护送粉装置与工件之间的空间。至此，采用本激光表面改性加工同轴气体保护送粉装置对工件进行激M面改性加工时， 在装置的上部和表面被加工工件表面的激光加工区，形成了由保护气体气 流所构成的完奮隊护气帘，阻止空气的进入，即可避免加工过程中，因空 气氧化引起的表面加工质量问题。具体激光表面改性加工按工艺参数实 施。本装置在不同的激光器及不同的激M面改性加工工艺条件下，各工 艺参数可调。
权利要求1、 激光表面改性加工同轴气体保护送粉装置，包括装置主体，外套， 连接套筒，粉末加保护气供给机构，冷却水系统，保护气体供给系统，其特征在于主体(2)为上下贯通的空腔结构，主体(2)上部的多个保护气 体入口 (A)，穿透主体(2)体壁在空腔内壁形成小出气孔(2-l)，构成 上部保护气体通路，主体(2 )近底部有一道与外套(3 )内壁贴合的半环 形凸台(2-2)，在外套(3)下部有保护气体入口 (B)，与外套(3)底部 的储气仓(6)及有小出气孔(8)的环形气体导流槽(7)连通，构成下 部保护气体通路，主体(2 )装在外套(3)内，通过调节螺栓(4 )，将主 体(2)和外套(3)连接固定，连接套筒(1)与激光聚焦系统输出口螺 紋连接。
2、 根据权利要求l的激it^面改性加工同轴气体保护送粉装置，其 特征在于所述的保护气体小出气孔(2-1)有向上倾斜的角度。
3、 根据权利要求l的激光表面改性加工同轴气体保护送粉装置，其 特征在于所述的调节螺栓(4)和半环形凸台(2-2)之间有柔性密封胶 密封层(5 )。
专利摘要本实用新型激光表面改性加工同轴气体保护送粉装置，属激光表面改性加工设备领域，本装置包括装置主体，外套，连接套筒和水路、气路、粉末供给系统，主体为上下贯通的空腔结构，其上部的多个保护气体入口和穿透主体体壁的小出气孔，构成上部保护气体通路，主体下部有与外套内壁贴合的半环形凸台，外套下部的有保护气体入口与外套底部的储气仓及有小出气孔的环形气体导流槽连通，构成下部保护气体通路，主体套装在外套内，以调节螺栓连接固定，上部连接套筒与激光聚焦系统输出口螺纹连接，装置下端口对应被加工工件，本装置不仅结构简单，效果明显，而且操作方便，可广泛用于高功率气体激光器，进行多种激光表面改性加工。
文档编号C23C24/08GK201037151SQ20072008405
公开日2008年3月19日 申请日期2007年4月5日 优先权日2007年4月5日
发明者夏春怀, 城 梁, 邻 潘, 陶锡麒, 高万振 申请人:武汉材料保护研究所