适用于吹粉工艺激光金属粉末快速成型专用送粉器的制作方法

本实用新型主要涉及一种专用送粉器，特别是涉及适用于激光快速成型的送粉器，属于激光加工设备的配套装置领域。

背景技术：

激光快速成型技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术。金属结构件激光快速制造技术是一种新型的数字化增才制造技术，在航空航天等高技术领域、医疗、高端装备制造及国防装备建设中具有重要的发展应用前景。制备金属零部件常用的激光快速成型制造有两种工艺：激光粉床选区烧结熔化和激光同步吹粉熔覆成型。粉床选区烧结有粉床支撑，能成型复杂形状、带悬垂结构的金属零件，但设备较昂贵，加工效率低，加工尺寸小，加工件工艺及力学性能难以把握，且耗材昂贵等。激光同步吹粉熔覆成型成本较低，该工艺可与各种数控加工机床、移动机器人等集成，自由成型大尺寸三维实体，得到的金属制品可接近或达到锻件性能；可在零部件表面重复熔覆高性能合金层，成倍提高寿命或赋予其特殊功能；可对机件进行受损处的修复再制造；可灵活地完成固定地点、工程现场或战争前线装备的抢修、抢险等作业。激光同步吹粉熔覆加工与成型在很多领域已经成了先进的甚至不可缺的加工成型手段。

在激光同步吹粉熔覆成型工艺中，加工质量主要依赖的参数有：加工速度、粉末单位时间输送率、激光功率密度分布、光斑直径和粉末的输送速度；其中粉末单位时间输送率和粉末的输送速度是由送粉器的输送特性决定的，送粉器是激光熔覆技术中的核心元件之一，它按照加工工艺向激光熔池输送设定好的粉末。送粉器性能的好坏直接影响熔覆层的质量和加工零件尺寸等，所以设计出高性能的送粉器对激光熔覆加工显得尤为重要。

送粉器的送粉形式主要有单道送粉和多道同轴送粉。单道送粉包括旁轴单道送粉和同轴单道送粉：旁轴单道送粉由于方向性单一，且粉路不可控使得送粉不均匀，无法用来进行3D打印工作；同轴单道送粉粉型难控，且粉柱挡光，使得增才工艺难以控制、调节。多道同轴送粉相比单道送粉稳定可控，但由于其控粉技术的不同，多道粉路之间的送粉量均匀性有很大差异。

目前，常见的送粉器分为两大类：重力送粉器和气载送粉器。传统的重力送粉器转盘在电机的驱动下旋转，粉斗安装在转盘上方的一侧，依靠重力的作用将存储于粉斗中的粉末从粉斗的出粉口流在旋转的转盘上，同时在刮粉杆的作用下将转盘上的粉末铺平，当粉末累积到一定数量时，会通过转盘上的下粉孔流到粉管，经由粉管流向激光熔覆熔池。这种重力送粉器有以下缺点：粉末容易堵塞，从粉斗流到转盘这个环节，在粉末数量多、粉末质量重的情况时，经常发生粉末堵塞在粉斗的出粉口；流量不均匀，分布在转盘上的粉末在刮粉杆的作用下平铺开，这时粉末的流动方向并不能保证都向着下粉孔方向流动，也会向转盘方向流动，时常发生粉末堆积在转盘中间，而进入下粉孔的粉末时多时少，均匀性差，易出现送粉脉冲；流量不精确，由于上述两个原因的综合作用，当需要很精确的送粉量时，这种送粉器很难达到。统计数据表明，典型的重力送粉器最小送粉量只能达到12克/分钟。气载送粉器主要包括转盘式送粉器和刮板式送粉器两类。气载送粉器气流大，粉速过快，动量过大，不利于与熔池结合，结合率较低。转盘式送粉器适合球形粉末的输送，对其他形状的粉末输送效果不好，工作时送粉率不可控，并且对粉末的干燥程度要求高，稍微潮湿的粉末，会使送粉的连续性和均匀性降低。刮板式送粉器对于颗粒较大的粉末流动性好，易于传输，但在输送颗粒较小的粉末时，容易团聚，流动性较差，送粉的连续性和均匀性差，容易造成出粉口堵塞。所以急需发明设计出适用于吹粉工艺激光金属粉末快速成型专用送粉器。

技术实现要素：

发明目的：

本实用新型提供一种适用于吹粉工艺激光金属粉末快速成型专用送粉器，其目的在于解决以往所存在的问题，其结构简单、操作方便、稳定性强、均匀性好、连续性好、调节精度高、成本低、寿命长。

技术方案：

一种适用于吹粉工艺激光金属粉末快速成型专用送粉器，其特征在于：该专用送粉器主要包括快速接头、粉斗盖、粉斗、装配主体、螺杆、载粉气输入管、文丘里上模、密封轴套、文丘里下模、均粉器母套、均粉器锥形体和匹路送粉管；

快速接头与粉斗盖中心相连，粉斗盖将粉斗锁紧密封；快速接头上设置有通中心气的通孔，该通孔与粉斗内腔连通；装配主体设置在粉斗底端，装配主体上端中心开口与粉斗底端粉末出口对应连接；装配主体的一侧面与文丘里上模相连，连接器轴套与文丘里上模另一侧相连；螺杆连接连接器轴套并贯穿文丘里上模及装配主体；文丘里上模上端有一载粉气输入管，其贯穿上端面直到螺杆所在空间内，在文丘里上模的下端设置有与螺杆所在空间连通的开口，在文丘里上模下端设置文丘里下模，文丘里下模下端连接均粉器母套，文丘里上模通过文丘里下模的接粉口与均粉器母套的中心开孔连通。

文丘里上模的下端与螺杆所在空间连通的开口为开口朝下的锥形喇叭口，文丘里下模的接粉口上端为开口朝上的倒锥形喇叭口，文丘里下模的喇叭口与文丘里上模下端的喇叭口对应并连通，形成倒锥与正锥相通状的空间。

均粉器母套中心开孔处呈上小下大的正锥型，该中心开孔与文丘里下模接粉口下端衔接；母套下方接有用于均分四粉路的均粉器锥形体，锥形体为上小下大的结构，锥形体上设置四个通孔，四个通孔下方连接四个匹路送粉管。

粉斗盖采用旋钮紧扣方式将粉斗锁紧密封，以防漏粉。

载粉气输入管为利用气体压力快速将与载粉气输入管对应位置的螺杆螺纹内的粉末吹进文丘里下模接粉口处的结构。

装配主体的另一侧面的端面设置有端部密封板；端部密封板内侧有一端部固定套，端部固定套用于固定螺杆防止其上下左右移动。

装配主体上端中心开口处有内螺纹，与粉斗底端粉末出口处的外螺纹相匹配。

快速接头使用时接中心气体，通过中心气挤压粉末，使在集粉腔内顺利送粉。

在连接器轴套的一侧设置有用于连接电机的电机联轴节；螺杆穿过密封轴套与连接器轴套连接。

优点及效果：

本实用新型提供了：一种适用于吹粉工艺激光金属粉末快速成型专用送粉器，本专用送粉器在整体送粉器的内部设置有驱动螺杆装置，使粉斗口的粉末匀速匀量带入到吹粉腔，彻底及完全的解决了粉末在粉斗口堵塞的问题。再者，本实用新型均粉器顶端部、文丘里下模接粉处及均粉器母套中心处分别设置为正锥实体、倒锥孔体及正锥孔体，使流至吹粉腔内部后流向均粉器顶端的粉末迅速流下，不再堆积，进一步起到缓堵、保证均粉四通道送粉管的作用。本送粉器结构简单，通过控制驱动机构转速，可精确控制四通道送粉管粉末流量，避免出现偏析现象，粉末利用率高，使金属粉末特性保持稳定，制品质量大幅提高。同时，本送粉器适合小颗粒粉末运输，工作中输送均匀，连续性和稳定高，对粉末的干湿度没有要求，可以输送稍微潮湿的粉末。

该专用送粉器具体优点如下：

（1）、结构简单、操作方便、稳定性强、均匀性好、连续性好、调节精度高、成本低、使用寿命长；

（2）、该专用送粉器解决了现有技术中粉末堵塞、粉流不均匀等技术问题，提供了一种防堵效果好及粉流控制均匀的双重保障；

（3）、本送粉器结构简单，通过控制驱动机构转速，可精确控制四通道送粉管粉末流量，避免出现偏析现象，粉末利用率高，使金属粉末特性保持稳定，制品质量大幅提高；

（4）、本送粉器适合小颗粒粉末运输，工作中输送均匀，连续性和稳定高，对粉末的干湿度没有要求，可以输送稍微潮湿的粉末。

附图说明：

图1为本实用新型专用送粉器整体结构图

图2为本实用新型专用送粉器整体结构侧面图A

图3为本实用新型专用送粉器整体结构侧面图B

图4为本实用新型专用送粉器整体结构剖面图A-A

附图标记说明：

在图1-4中：1-快速接头、2-粉斗盖、3-粉斗、4-装配主体、5-螺杆、6-端部密封板、7-端部固定套、8-载粉气输入管、9-文丘里上模、10-连接器轴套、11-电机联轴节、12-密封轴套、13-文丘里下模、14-均粉器母套、15-均粉器锥形体、16-匹路送粉管。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

一种适用于吹粉工艺激光金属粉末快速成型专用送粉器，该专用送粉器主要包括快速接头1、粉斗盖2、粉斗3、装配主体4、螺杆5、载粉气输入管8、文丘里上模9、连接器轴套10、文丘里下模13、均粉器母套14、均粉器锥形体15和匹路送粉管16。

快速接头1与粉斗盖2中心相连，粉斗盖2将粉斗3锁紧密封；快速接头1上设置有通中心气的通孔，该通孔与粉斗3内腔连通；装配主体4设置在粉斗3底端，装配主体4上端中心开口与粉斗3底端粉末出口对应连接；装配主体4的一侧面与文丘里上模9相连，连接器轴套10与文丘里上模另一侧相连；螺杆5连接连接器轴套10并贯穿文丘里上模9及装配主体4；文丘里上模9上端有一载粉气输入管8，其贯穿上端面直到螺杆5所在空间内，在文丘里上模9的下端设置有与螺杆5所在空间连通的开口，在文丘里上模9下端设置文丘里下模13，文丘里下模13下端连接均粉器母套14，文丘里上模9通过文丘里下模13的接粉口与均粉器母套14的中心开孔连通。

文丘里上模9的下端与螺杆5所在空间连通的开口为开口朝下的锥形喇叭口，文丘里下模13的接粉口上端为开口朝上的倒锥形喇叭口，文丘里下模13的喇叭口与文丘里上模9下端的喇叭口对应并连通，形成倒锥与正锥相通状的空间。

均粉器母套14中心开孔处呈上小下大的正锥型，该中心开孔与文丘里下模13接粉口下端衔接；母套14下方接有用于均分四粉路的均粉器锥形体15，锥形体15为上小下大的结构，锥形体15上设置四个通孔，四个通孔下方连接四个匹路送粉管16。

粉斗盖2采用旋钮紧扣方式将粉斗3锁紧密封，以防漏粉。

载粉气输入管8利用气体压力快速将与载粉气输入管8对应位置的螺杆5螺纹内的粉末吹进文丘里下模13接粉口处。

装配主体4的另一侧面的端面设置有端部密封板6；端部密封板6内侧有一端部固定套7，端部固定套7用于固定螺杆5防止其上下左右移动。

装配主体4上端中心开口处有内螺纹，与粉斗3底端粉末出口处的外螺纹相匹配。

快速接头1使用时接中心气体，通过中心气挤压粉末，使在集粉腔即粉斗3内顺利送粉。

在连接器轴套10的一侧设置有用于连接电机的电机联轴节11；螺杆5穿过密封轴套12与连接器轴套10连接。

本送粉器主要是基于机械力学原理，采用重力及气载双重工艺。工作时，粉末利用自身重力及中心气挤压，汇聚于集粉腔内，驱动电机带动螺杆旋转，使粉末沿着螺杆纹路输送至气粉混合腔，然后气粉混合腔中的载流气体将粉末以流体的方式输送至均粉区域，粉末均分后到四通道匹路送粉管。为了使粉末充满螺纹间隙，粉末存粉斗上方加有中心气，利用中心气对粉末的挤压，能提高送粉量的精度。送粉量的大小可以由电机的转速调节。