专利名称：中低功率激光节粉熔覆用侧向同步送粉装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于、激光同步送粉熔覆(涂覆、涂层)、合金化和激光焊接等高 能束材料表面处理与连接加工领域，尤其是一种中低功率激光节粉熔覆用侧向同
步送粉装置。
背景技术：
激光熔覆是利用高能激光束辐照，通过迅速熔化、扩展和凝固，在基材表面熔覆 一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料，构成一种新的复合材料，以弥 补基体所缺少的高性能。可根据工件的要求，熔覆各种成分的金属或非金属， 制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化等特性的表面覆层，使材料具有常规处理所 不具有的组织与性能。但是目前激光熔覆都使用大功率激光器，热输出过大， 造成小零件微量变形，不能用于加工精细部件，而且价格高昂，不易普及； 而中低功率激光器(120W-500W)用于熔覆金属粉末是非常困难的，因为中 低功率激光器大多是脉冲型，即激光在工件表面打出的光斑不是连续的，而 是断续的；每打出一个光斑就形成一个焊点，所以焊出的焊面都是由许多的 焊点组成。中低功率激光器由于热值较小，光斑也小(0.5mm左右)，需要送 粉装置送出的粉末束非常细小，而现有的送粉装置大都是连续送粉的，而且 粉末束比较大，在脉冲激光器连续打出两个光斑的间隔时间中，送粉装置送 出的金属粉末就在工件表面形成堆积，间隔时间越长，粉末堆积越厚，造成 焊出的焊面厚薄不均，甚至有可能粉末过厚造成激光无法焊透，并且造成粉 末的很大浪费。
另外，激光熔覆技术对送粉装置流量大小的要求是非常均匀，不能有较大的 波动，流量大时焊出的焊点就高，流量小时焊点又太薄。影响焊接质量；特 别是中低功率激光器打出光斑的频率只有6Hz左右，因此需要能输送非常细 小的粉末束，并且流量非常均匀的送粉装置，才能达到激光熔覆的要求。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种能输送非常细小的粉末束，并且流 量非常均匀的中低功率激光节粉熔覆用侧向同步送粉装置。
本实用新型技术方案如下中低功率激光节粉熔覆用侧向同步送粉装置， 包括一个自重恒压储粉罐，振动送粉总成、分流器，保护气均流装置和聚束 送粉喷嘴，所述自重恒压储粉罐上接保护气源，罐内装有金属粉末，罐底设 有伞形恒压片，该恒压片外沿与储粉罐内壁之间留有微隙，间距为0.1-0.3,，
恒压片下方的出粉口设有流量调节阀。恒压片的作用是恒定储粉罐压力，使 送出的粉末均匀，其原理是恒压片在储粉罐内形成一个半封闭空间即恒压室， 储粉罐中的金属粉末依靠自重从微隙流入恒压室，当恒压室内的粉末达到饱 和时就无法再流入。因此无论恒压片上方的粉末多或少，恒压室内始终保持恒压，从而实现均匀送粉的目的。
振动送粉总成包括超声换能振子、减振软管、振动送粉室，振动送粉室 为一封闭箱体，固定在超声换能振子前端，其上端设有进粉口和进气口，进 粉口通过减振软管和与储粉罐出粉口连接；振动送粉室内位于进粉口正下方 固定有一个定量承粉振动盘，振动盘边缘带有凸边，中间设有孔径为 0.2-0.3mm的通孔，振动盘底部位于通孔下方处设有出粉管，出粉管中间装有 减振软管；振动送粉室底部另设一个出粉口，出粉口通过减振软管与一封闭 的粉末回收箱连接；振动送粉室与储粉罐共用一个保护气源，振动送粉室与 保护气源之间的通气管装有减压表，在振动送粉室与减压表之间的通气管设 有减压阀，减压阀出口通过支管与保护气均流装置进气口连通。
此装置的主要功能是节流定量输出或加压输出定量承粉振动盘的作用 在于只能盛装一定量的粉末，保持自重恒压，多余的粉末通过振动从振动盘 凸边掉落到振动送粉室底部，经出粉口和减振软管流入粉末回收箱中，这样 就可以恒压定量输入粉末。而保护气经减压表调低气压后进入振动送粉室内 腔，多余的保护气通过减压阀输送到保护气均流装置，使振动送粉室内的气 压始终小于储粉罐内的气压，从而使粉末可以在气压差作用下加速向下输送。 使用时可以通过减压表调节保护气压力，使送粉量在较大范围里调整，以满 足不同功率激光器的需求。
分流器内腔由一竖直的短隔板隔成相通的两部分粉末输出室和粉末回 收室，粉末输出室上端设有漏斗形进粉口，进粉口内设50-200目的伞形筛网， 粉末输出室下端设有出口，出口与保护气均流装置粉末通道连接；粉末回收 室底部设有阀门；所述短隔板顶端设有倾角可调的分流板，分流板位置与分 流器进粉口上下对应，流入分流器的粉末正好落在分流板上，通过调节分流 板的倾角，可以调节流入粉末输出室的粉末流量，能输送出较大的或极细小 的粉末束，能根据激光器输出功率的大小来调节粉末流量的大小，被分流的 粉末流入粉末回收室，最终从阀门排出后回收再利用。
保护气均流装置为圆筒形结构，中间部分为粉末通道，外层为风道，风 道中下端部分由圆筒形隔板分隔成内风道和外风道，内、外风道上端无隔板 部分为气压缓冲室，内、外风道内均水平设置有多个交错的环形导流片；外 风道由水平隔板分隔成上下互不相通的两部分，每个部分都独立设置有一个 保护气进气口，外风道的底端装有环形保护气喷嘴，内风道下端设有出气口。
聚束送粉喷嘴包括出粉喷嘴和聚束气嘴两部分，出粉喷嘴上端通过螺纹 与保护气均流装置中的粉末通道固接；出粉喷嘴中部向外凸出形成一圆柱体， 该圆柱体嵌套安装于内风道的下端出气口中，所述圆柱体的上端沿径向开有 多个呈环形分布的通气孔，所述通气孔的末端均向外弯曲并汇聚成环状聚束 气嘴，在出粉喷嘴外侧形成管状气幕。
本实用新型的有益效果是通过设置自重恒压片和超声振动装置，使粉 末输出更加均匀，并且通过分流，能输出超细粉末束，扩大了中低功率激光 器的使用范围，尤其是提高了低功率激光器(120W)的使用价值，有利于激光熔覆技术的推广普及。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明 图1是本实用新型的结构示意图，
图2是本实用新型保护气均流装置和聚束送粉喷嘴的结构示意图， 图3是本实用新型保护气均流装置内风道的工作原理图，
图4是本实用新型聚束送粉喷嘴的主视图， 图5是本实用新型粉末搅拌轴的主视图 图6是图5中A-A剖面图。
具体实施方式
参见图l、 2、 3、 4、 6，中低功率激光节粉熔覆用侧向同步送粉装置，包 括一个自重恒压储粉罐l，振动送粉总成、分流器，保护气均流装置15和聚 束送粉喷嘴，所述自重恒压储粉罐1上接保护气源3，罐内装有金属粉末2， 罐底设有伞形恒压片4，该恒压片4外沿与储粉罐1内壁之间留有微隙，间距 为0.2mm左右。恒压片4下方的出粉口设有流量调节阀5。恒压片4的作用 是恒定储粉罐压力，使送出的粉末均匀，其原理是恒压片4在储粉罐1内形 成一个半封闭空间即恒压室，储粉罐1中的金属粉末2依靠自重从微隙流入 恒压室，当恒压室内的lb、末达到饱和时就无法再流入。因此无论恒压片4上 方的粉末多或少，气压大或者小，恒压室内始终保持恒压，从而实现均匀送 粉的目的。为了防止恒压室内的粉末结团，导致下粉不畅，可以在恒压室里 装一个可转动的粉末搅拌轴6，其主体是一根转轴，中间开有多个沿轴心对称 分布的细长通槽，末端与电机固接，在电机带动下旋转搅动粉末，将凝聚成 团的粉末打散送出。
振动送粉总成包括超声换能振子8、减振软管、振动送粉室19，振动送 粉室19为一封闭箱体，固定在超声换能振子8前端，其上端设有进粉口和进 气口，进粉口通过减振软管与储粉罐1出粉口连接；振动送粉室19内位于进 粉口正下方固定有一个定量承粉振动盘7，振动盘7边缘带有凸边，中间设有 孔径为0.2,的通孔，振动盘7底部位于通孔下方处设有出粉管，出粉管中 间装有减振软管。振动送粉室19底部另设一个出粉口，出粉口通过减振软管 与一封闭的粉末回收箱11连接；振动送粉室19与储粉罐1共用一个保护气 源3，振动送粉室19与保护气源3之间的通气管装有减压表9，在振动送粉 室19与减压表9之间的通气管设有减压阀10，减压阀10出口通过支管与保 护气均流装置15进气口连通。
此装置的主要功能是节流定量输出或加压输出定量承粉振动盘7的作 用在于只能盛装一定量的粉末，保持自重恒压，多余的粉末通过振动从振动 盘7凸边掉落到振动送粉室19底部，经出粉口和减振软管流入粉末回收箱11 中，这样就可以恒压定量输入粉末。而保护气经减压表9调低气压后进入振 动送粉室19内腔，多余的保护气通过减压阀10输送到保护气均流装置进气 口。因此振动送粉室19内的气压始终小于储粉罐1内的气压，从而使粉末可以在气压差作用下加速向下输送。使用时可以通过减压表9调节保护气压力， 使送粉量在较大范围里调整，以满足不同功率激光器的需求。
分流器内腔由一竖直的短隔板隔成相通的两部分粉末输出室12和粉 末回收室13，粉末输出室12上端设有漏斗形进粉口，进粉口内设100目的伞 形筛网，粉末输出室12下端设有出口，出口与保护气均流装置15的粉末通 道连接；粉末回收室13底部设有阀门；所述短隔板顶端设有倾角可调的分流 板14，分流板14位置与分流器进粉口上下对应，流入分流器的粉末正好落在 分流板14上，通过调节分流板14的倾角，可以调节流入粉末输出室12的粉 末流量，能输送出较大的或极细小的粉末束，能根据激光器输出功率的大小 来调节粉末流量的大小，被分流的粉末流入粉末回收室13，最终从阀门排出 后回收再利用。
保护气均流装置15为圆筒形结构，中间部分为粉末通道，外层为风道， 风道中下端部分由圆筒形隔板分隔成内风道和外风道，内、外风道上端无隔 板部分为气压缓冲室20,内、外风道内均水平设置有多个交错的环形导流片 16;外风道由水平隔板分隔成上下互不相通的两部分，每个部分都独立设置 有一个保护气进气口，上面的进气口与减压阀10支管连接，下面的进气口与 另一个单独设立的气源连接。外风道的底端装有环形保护气喷嘴18，内风道 下端设有出气口。导流片16的作用是将送入风道的保护气流均匀化，如果保 护气流不均匀，会导致聚束气嘴22喷出的管状气幕发生倾斜，造成粉末束偏 离光斑。从进气口送入风道的保护气流是紊乱的，在进入气压缓冲室20后受 到压縮后气压逐渐稳定，保护气流在导流片16作用下逐渐均匀，最后从内风 道出气口送出均匀的保护气流。保护气均流装置在外风道下端装有环形保护 气喷嘴18，可以形成内外双层保护气幕，外层保护气可以采用与内层保护气 不同的气体，可以控制等离子云，内外层保护气也可以采用相同气体，增大 保护面积。
聚束送粉喷嘴包括出粉喷嘴21和聚束气嘴22两部分。出粉喷嘴21上 端通过螺纹口 17与保护气均流装置15中的粉末通道固接。出粉喷嘴21中部 向外凸出形成一圆柱体23，该圆柱体23嵌套安装于内风道下端的出气口中。 所述圆柱体23的上端沿径向开有多个呈环形均匀分布的通气孔。所述通气孔 的末端均向外弯曲并汇聚成环状聚束气嘴22，在出粉喷嘴21外侧形成管状气 幕。这样，保护气经环状聚束气嘴22喷出后在粉末束流形成管状气幕，对粉 末束流产生拘束作用，粉末束流在管状气幕内被整流成为直线状束流，提高 了粉末束流的的挺度。激光粉末焊接过程中，在有效范围内，可使粉末束流 对准和送入激光熔池，大大提高粉末的利用率。
权利要求1.中低功率激光节粉熔覆用侧向同步送粉装置，包括一个自重恒压储粉罐，和聚束送粉喷嘴，自重恒压储粉罐上接保护气源，罐内装有金属粉末，其特征在于所述侧向同步送粉装置还包括以下技术特征a.所述自重恒压储粉罐底设有伞形恒压片，该伞形恒压片外沿与储粉罐内壁之间留有微隙，间距为0.1-0.3mm，恒压片下方的储粉罐出粉口设有流量调节阀；b.振动送粉总成包括超声换能振子、减振软管、振动送粉室，振动送粉室为一封闭箱体，固定在超声换能振子前端，其上端设有进粉口和进气口，进粉口通过减振软管和与储粉罐出粉口连接；振动送粉室内位于进粉口正下方固定有一个定量承粉振动盘，振动盘边缘带有凸边，中间设有孔径为0.2-0.3mm的通孔，振动盘底部位于通孔下方处设有出粉管，出粉管中间装有减振软管；振动送粉室底部另设一个出粉口，出粉口通过减振软管与一封闭的粉末回收箱连接；振动送粉室与储粉罐共用一个保护气源，振动送粉室与保护气源之间的通气管装有减压表，在振动送粉室与减压表之间的通气管设有减压阀，减压阀出口通过支管与保护气均流装置进气口连通；c.分流器内腔由一竖直的短隔板隔成相通的两部分粉末输出室和粉末回收室，粉末输出室上端设有漏斗形进粉口，进粉口内设50-200目的伞形筛网，粉末输出室下端设有出口，出口与保护气均流装置粉末通道连接；所述短隔板顶端设有倾角可调的分流板，分流板位置与分流器进粉口上下对应；d.保护气均流装置为圆筒形结构，中间部分为粉末通道，外层为风道，风道中下端部分由圆筒形隔板分隔成内风道和外风道，内、外风道上端无隔板部分为气压缓冲室，内、外风道内均水平设置有多个交错的环形导流片；外风道由水平隔板分隔成上下互不相通的两部分，每个部分都独立设置有一个保护气进气口，上面的进气口与减压阀的支管连接，下面的进气口与另一个单独设立的气源连接；外风道的底端装有环形保护气喷嘴，内风道下端设有出气口；e.聚束送粉喷嘴包括出粉喷嘴和聚束气嘴两部分，出粉喷嘴上端通过螺纹与保护气均流装置中的粉末通道连接；出粉喷嘴中部向外凸出形成一圆柱体，该圆柱体嵌套安装于内风道下端的出气口中，所述圆柱体的上端沿径向开有多个呈环形分布的通气孔，所述通气孔的末端均向外弯曲并汇聚成环状聚束气嘴。
2. 根据权利要求1所述中低功率激光节粉熔覆用侧向同步送粉装置，其特征在于所述自重恒压储粉罐底部恒压室里还装一个可转动的粉末搅拌 轴，其主体是一根转轴，中间开有多个沿轴心对称分布的细长通槽，末端 与电机固接。
专利摘要本实用新型属于激光同步送粉熔覆(涂覆、涂层)、合金化和激光焊接等高能束材料表面处理与连接加工领域，尤其是一种中低功率激光节粉熔覆用侧向同步送粉装置，包括一个自重恒压储粉罐，振动送粉总成、分流器，保护气均流装置和送粉喷嘴，自重恒压储粉罐内设伞形恒压片，该伞形恒压片外沿与储粉罐内壁之间留有微隙，振动送粉总成包括超声换能振子和振动送粉室，振动送粉室固定在超声换能振子前端，振动送粉室内设定量承粉振动盘，该振动盘中间设有微孔，微孔下接出粉管，出粉管与分流器连接；分流器内设倾角可调的分流板。本实用新型设置自重恒压片和超声振动装置，使粉末输出更加均匀，并且通过分流，能输出超细粉末束，扩大了中低功率激光器的使用范围。
文档编号B23K26/42GK201144284SQ20072013168
公开日2008年11月5日 申请日期2007年12月22日 优先权日2007年12月22日
发明者刘国胜 申请人:刘国胜