一种适用于激光熔覆的智能送粉装置的制作方法

本发明涉及激光加工领域，尤其涉及激光熔覆再制造工艺。

背景技术：

激光熔覆技术可显著改善零部件表面的耐磨损、耐腐蚀、耐热冲击及抗氧化等性能，已广泛应用于汽车模具、化工机械及电力装备等的修复与表面改性。在激光熔覆再制造系统中，送粉器主要用于向熔池均匀、准确地输送粉末。粉末-气体流是典型的气固两相流，具有典型的流体特性。随着粉末粒径的增加，送粉可能变成离散问题。加工过程中，如果载气量过大，会使熔池的强制对流加强，降温过快，熔池过早凝固，粉末利用率低；如果粉末供给量过大，在进入熔池之前，激光被过多遮挡，基底材料得不到足够的热量无法形成稳定的熔池，且粉末会以液滴的形式覆于基底表面，基底与熔覆层的结合性较差。总之，激光熔覆再制造产品的质量与送粉过程密切相关，送粉过程的精确控制对保证熔覆层质量有重要作用。目前，激光熔覆用送粉器普遍存在以下问题：1)需要借助筛粉机对粉末预先筛选；2)使用前后都需要除粉清洗，拆卸复杂，清洗过程繁琐；3)粉末输送过程开环控制，送粉稳定性难以保证；4)外控接口和指令简单，只提供简单的送粉启停的开关量，送粉器的状态参数无法传送给激光熔覆系统的总控制单元；5)送粉参数只能由操作人员凭借经验设置，存在一定的技术门槛；6)粉末筛选及除粉清洗过程都对操作人员的身体健康有负面影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的主要技术问题是，提供一种适用于激光熔覆的智能送粉装置，克服了背景技术中存在的问题。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种适用于激光熔覆的智能送粉装置，包括：储粉装置、筛粉装置、送粉装置、控制柜、气体流量计、固体流量计、废气净化槽和控制系统；

所述储粉装置的上端通过气体流量计连通进气输送器，下端通过筛粉装置连接至送粉装置；

所述送粉装置的进气口和出粉口分别通过比例阀和气体流量计连通进气输送器，出粉口的末端通过固体流量计连接熔覆送粉头用于激光熔覆的供粉；送粉装置的泄气口有阻隔网，泄气口通过排气管连通废气净化槽；

所述气体流量计、固体流量计和比例阀由控制系统控制。

在一较佳实施例中：所述储粉装置由储粉罐、载体、拆装机构组成；储粉罐的上端通过气体流量计连通进气输送器保证其有一定进气压力向下一机构送粉，储粉罐的下端连接所述载体，并且所述载体与筛粉装置呈密封连接；所述储粉罐和载体通过所述拆装机构形成可拆卸连接。

在一较佳实施例中：所述筛粉装置包括筛箱、筛框、振动电机、减震系统、筛网更换机构；所述控制系统中设置好相应的数值，便可根据不同的粉末粒径要求通过筛网更换机构自动更换不同的筛网。

在一较佳实施例中：所述送粉装置包括沸腾送粉腔；气流从送粉装置的进气口进入送粉腔，将粉末流化或者达到临界流化，同时由气体将这些流化或者临界流化的粉末送出粉口吹出一种适用于激光熔覆的智能送粉装置，包括储粉装置、筛粉装置、送粉装置、控制柜、气体流量计、固体流量计、废气净化槽和控制系统。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

1)粉末更换模块化。拆卸方便，清理便捷，可大幅降低操作人员的工作量；

2)筛粉送粉一体化。将筛粉机构与送粉器整合成一体，通过自动筛粉更换机构控制粉末粒径。

3)送粉量闭环控制。基于沸腾式送粉器，借助固体流量计监测粉末流量，系统根据固体流量计的监测数据实时调整送粉参数，保证送粉量稳定。

4)废气净化。沸腾腔泄压口有阻隔网，末端置于废气净化槽中，防止粉末飘散到空气中。

附图说明

图1为智能送粉及其流量监控系统示意图

具体实施方式

下文通过附图和实施例对本发明做进一步说明。

参考图1，本实施例提供了一种适用于激光熔覆的智能送粉装置，包括：储粉装置1、筛粉装置4、送粉装置5、控制柜6、气体流量计2、固体流量计7、废气净化槽8和控制系统；

所述储粉装置1的上端通过气体流量计2连通进气输送器3，下端通过筛粉装置4连接至送粉装置5；

所述送粉装置5的进气口和出粉口分别通过比例阀和气体流量计2连通进气输送器3，出粉口的末端通过固体流量计7连接熔覆送粉头用于激光熔覆的供粉；送粉装置5的泄气口有阻隔网，泄气口通过排气管连通废气净化槽8；

所述气体流量计2、固体流量计7和比例阀由控制系统控制。

具体来说，所述储粉装置1由储粉罐、载体、拆装机构组成；储粉罐的上端通过气体流量计2连通进气输送器3保证其有一定进气压力向下一机构送粉，储粉罐的下端连接所述载体，并且所述载体与筛粉装置4呈密封连接；所述储粉罐和载体通过所述拆装机构形成可拆卸连接。载体、储粉罐及拆装机构为一体化分离式，拆卸方便，清理便捷，相较于传统固定式送粉器的难清难换，大大降低了操作人员的工作量；储粉装置1的上端连接进气口保证其有一定进气压力向下一机构送粉，其下端载体与筛粉装置4呈密封连接，载体的无需拆卸避免了粉末的泄露，造成环境污染。

所述筛粉装置4包括筛箱、筛框、振动电机、减震系统、筛网更换机构；所述控制系统中设置好相应的数值，便可根据不同的粉末粒径要求通过筛网更换机构自动更换不同的筛网。筛网的更换由筛网更换机构来完成，只要在控制系统中设置好相应的数值，便可根据不同的粉末粒径要求自动更换不同的筛网。主要构成有筛箱、筛框、振动电机、减震系统、筛网更换机构等。设备能耗低，效率高，结构简单便于维修和养护，密闭效果佳，粉尘不会逸散，更换筛网无需人工操作，不会污染环境。

所述送粉装置5包括沸腾送粉腔；气流从送粉装置5的进气口进入送粉腔，将粉末流化或者达到临界流化，同时由气体将这些流化或者临界流化的粉末送出粉口吹出一种适用于激光熔覆的智能送粉装置5，包括储粉装置1、筛粉装置4、送粉装置5、控制柜6、气体流量计2、固体流量计7、废气净化槽8和控制系统。所述筛粉装置4是基于传统的筛粉器，所述送粉装置5与筛粉机出粉口相连，该送粉器基于沸腾式送粉器的原理设计。所谓沸腾式送粉器，即用气流将粉末流化或者达到临界流化，同时由气体将这些流化或者临界流化的粉末吹送运输的一种送粉装置5。沸腾式送粉器能使气体与粉末在沸腾腔内混合流化，整个过程粉末活跃而不易发生堵塞，克服了小粒径粉末出粉难的问题，增加粉末粒径的选择性；在此基础上加装了气体流量检测控制器及固体流量计7，结合控制系统可实时检测和控制粉末的粒径及出粉量。主要构成为沸腾送粉腔、气体流量检测控制器、固体流量计7、比例阀及控制系统。

根据熔覆性能指标，送粉器给出粉末成分、牌号及送粉工艺参数等建议值；在模块化储粉罐中放入所需金属粉末；送粉器控制系统控制筛粉机构筛选粉末，筛网更换机构可选择合适的筛网以控制粉末粒径；筛粉机构可对粉末预先筛选，当重量传感器检测到粉末重量达到出粉要求时，将筛选出的粉末送入沸腾腔内；进口端通过气体比例阀反馈气体的输送量，在沸腾腔内粉末在气体作用下流化，保持散式流化的状态，流化水平由设定的进气压力而定；流化后的粉末进入出粉管，通过载气连续地输送；为使粉末能够顺利进入出粉管中，腔内的沸腾气压应大于进气气压；沸腾腔泄压口有阻隔网，末端置于废气净化槽8中，防止过细的粉末飘散到空气中；出粉量由闭环反馈系统调控，通过固体流量计7监测出粉量，保证粉末输送的稳定性。

上述的智能送粉器的工作流程如下：

1)输入熔覆性能指标，送粉器智能系统给出建议，设定送粉工艺参数；

2)将所需粉末放入模块化换粉罐中，将换粉罐装入设备中；

3)系统根据设定的粉末粒度自动更换筛子，进行筛粉；

4)当筛选出的粉末重量达到一定量时，系统将粉末传输至沸腾腔；

5)沸腾气流进入沸腾腔使粉末流化，并通过载气流将粉末带入出粉管；

6)流化粉末进入出粉管，通过固体流量计7实时监测送粉量；

7)系统根据固体流量计7采集到的数据实时调整送粉速率。

以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的范围不限于此，本领域的技术人员可以容易地想到本发明所公开的变化或技术范围。替代方案旨在涵盖在本发明的范围内。因此，本发明的保护范围应由权利要求的范围确定。