具有气体保护装置的激光熔覆装置的制作方法

1.本发明属于激光熔覆技术领域，具体而言涉及一种激光熔覆装置。


背景技术：

2.激光熔覆（亦称激光熔敷或激光包覆），是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层。
3.激光熔覆特点：熔覆层稀释度低但结合力强，与基体呈冶金结合，可显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化或电气特性，从而达到表面改性或修复的目的，满足材料表面特定性能要求的同时可节约大量的材料成本。与堆焊、热喷涂、电镀等传统表面处理技术相比，它具有诸多优点，如适用的材料体系广泛、熔覆层稀释率可控、熔覆层与基体为冶金结合、基体热变形小、工艺易于实现自动化等。
4.从当前激光熔覆的应用情况来看，其主要应用于三个方面：1、对材料的表面改性，如燃汽轮机叶片，轧辊，齿轮等。2、对产品的表面修复，如转子，模具等。3、激光增材制造，通过同步送粉或送丝的方式，进行逐层的激光熔覆，进而获得具有三维结构的零部件。自20世纪80年代以来，激光熔覆技术得到了国内外的广泛重视，并已在诸多工业领域获得应用激光熔覆按熔覆材料的供给方式大概可分为两大类，即预置式激光熔覆和同步式激光熔覆。所涉及的熔覆材料主要有钛合金、铜合金、颗粒型金属基复合材料等等。为了防止合金材料激光熔覆时发生氧化（钛合金熔覆材料温度在400度就开始熔化），导致力学性能下降，需要在熔覆过程中提供惰性气体加以保护。


技术实现要素：

5.为克服现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供具有气体保护装置的激光熔覆装置，该激光熔覆装置可以将保护气体直接引入熔覆层表面，防止熔覆层以及热影响区产生氧化，影响性能，同时，可以防止熔覆材料离开喷嘴出口时产生的氧化问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：具有气体保护装置的激光熔覆装置，包括由支架、支架外罩和光学组件构成的多光束激光产生装置，所述多光束激光产生装置下方固连一导柱，所述导柱连接一支撑架，所述支撑架连接一熔覆喷嘴，所述熔覆喷嘴外套设有一导气套，所述熔覆喷嘴的嘴体部分与导气套的套壁之间形成第一保护气体空腔，所述熔覆喷嘴的嘴体端部位于所述导气套内，所述嘴体端部与所述导气套的套体端部之间留有间距，该间距可以部分包络熔覆喷嘴中伸出的熔覆材料；所述支架内部开设有支架气道，所述支架气道的外端连接第一气嘴，所述导柱内部开设有导柱气道，所述支撑架上开设有支撑架气孔，所述熔覆喷嘴上开设有熔覆喷嘴气孔，所述第一气嘴、所述支架气道、所述导柱气道、所述支撑架气孔和熔覆喷嘴气孔依次贯通，并与所述第一保护气体空腔连通，形成第一保护气体通道。
7.进一步的，所述导柱上开设有导柱熔覆材料通道，所述导柱熔覆材料通道的出口
位于所述导柱的中轴线上，所述支撑架上开设有支撑架熔覆材料通道，所述支撑架熔覆材料通道位于所述支撑架的中心位置，所述熔覆喷嘴上开设有熔覆喷嘴熔覆材料通道，所述熔覆喷嘴熔覆材料通道处于所述熔覆喷嘴的中轴线上，所述导气套的端部开设有导气套熔覆材料通孔；所述导柱熔覆材料通道、所述支撑架熔覆材料通道、熔覆喷嘴熔覆材料通道和所述导气套熔覆材料通孔依次贯通。
8.进一步的，所述支架外罩上开设有熔覆材料导入孔，所述支架上开设有熔覆材料通孔，所述熔覆材料导入孔、熔覆材料通孔和所述导柱熔覆材料通道依次贯通。
9.进一步的，所述支撑架上开设有多光束通孔，所述多光束通孔成圆周布置承接所述多光束激光产生装置投射下来的多光束，所述多光束形成光斑环绕在所述熔覆喷嘴下方。
10.本发明的技术原理如下：保护气体从第一气嘴流入支架内部的支架气道，然后流入导柱内部的导柱气道，接着通过支撑架内部的支撑架气孔流经熔覆喷嘴气孔，再流入到熔覆喷嘴和导气套两者所包络形成的第一保护气体空腔，保护气体先通过熔覆材料到熔覆层之间区域，最后通过导气套的气嘴底部的输出口输出到熔池，保护气体不但能够保护好熔覆材料从熔覆喷嘴到熔覆层之间区域，同时也保护了熔覆层表面以及热影响区。
11.本发明具有如下有益效果：1、本发明的熔覆装置可以将保护气体直接引入熔覆层表面，防止熔覆层产生氧化，影响性能。
12.2、本发明的熔覆喷嘴的嘴体端部与导气套的套体端部之间留有间距，保护气体引入到熔覆喷嘴出口时可以直接包络熔覆喷嘴中出来的熔覆材料，从而可以防止熔覆材料离开喷头出口时产生的氧化问题。由于熔池热辐射和热传导的作用下，熔覆材料不但会容易氧化，而且也会由于热量过高，产生熔滴状，容易堵住熔覆喷嘴的口部，导致送材功能丧失，增加此保护气体，通过保护气体覆盖熔覆材料表面，就可以解决熔覆材料氧化，通过保护气体降低熔覆材料表面温度，防止熔覆材料熔化产生熔滴状，导致喷嘴被堵的问题。
附图说明
13.图1为本发明的具有气体保护装置的激光熔覆装置的立体仰视图。
14.图2为本发明的具有气体保护装置的激光熔覆装置的立体俯视图。
15.图3为本发明的具有气体保护装置的激光熔覆装置的剖视图。
16.图4为本发明的导柱、支撑架、熔覆喷嘴及导气套等相关构件的爆炸图。
17.图5为图4中相关构件的俯视图。
18.图6为本发明的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.实施例1：参见图1-图5所示，具有气体保护装置的激光熔覆装置，包括由支架1、支架外罩2和光学组件3构成的多光束激光产生装置4，所述多光束激光产生装置4下方固连一导柱5，所述导柱5连接一支撑架6，所述支撑架6连接一熔覆喷嘴7，所述熔覆喷嘴7外套设有一导气套8，所述熔覆喷嘴7的嘴体部分与导气套8的套壁之间形成第一保护气体空腔78，所述熔覆喷嘴7的嘴体端部位于所述导气套8内，所述嘴体端部与所述导气套8的套体端部之间留有间距；所述支架1内部开设有支架气道101，所述支架气道101的外端连接第一气嘴102，所述导柱5内部开设有导柱气道501，所述支撑架6上开设有支撑架气孔601，所述熔覆喷嘴7上开设有熔覆喷嘴气孔701，所述第一气嘴102、所述支架气道101、所述导柱气道501、所述支撑架气孔601和熔覆喷嘴气孔701依次贯通，并与所述第一保护气体空腔78连通。
22.进一步的，如图4和图5所示，所述导柱5上开设有导柱熔覆材料通道502，所述导柱熔覆材料通道502的出口位于所述导柱5的中轴线上，所述支撑架6上开设有支撑架熔覆材料通道602，所述支撑架熔覆材料通道602位于所述支撑架6的中心位置，所述熔覆喷嘴7上开设有熔覆喷嘴熔覆材料通道702，所述熔覆喷嘴熔覆材料通道702处于所述熔覆喷嘴7的中轴线上，所述导气套8的端部开设有导气套熔覆材料通孔801；所述导柱熔覆材料通道502、所述支撑架熔覆材料通道602、熔覆喷嘴熔覆材料通道702和所述导气套熔覆材料通孔801依次贯通。
23.进一步的，所述支架外罩2上开设有熔覆材料导入孔201，所述支架1上开设有熔覆材料通孔103，所述熔覆材料导入孔201、熔覆材料通孔103和所述导柱熔覆材料通道502依次贯通。
24.进一步的，所述支撑架6上开设有多光束通孔603，所述多光束通孔603成圆周布置承接所述多光束激光产生装置4投射下来的多光束30，所述多光束30形成光斑环绕在所述熔覆喷嘴下方。
25.实施例2：参见图6所示，在实施例1的基础上，本实施例的激光熔覆装置，还有包一密封柔性腔体50，所述密封柔性腔体50的一端通过密封件60固定在所述支撑架6的边缘，另一端通过密封件60固定在工作台90上。
26.进一步的，所述多光束通孔603内密封设置有透光镜片604。
27.所述支撑架6与所述工作台90之间通过所述密封柔性腔体50形成一封闭的操作空间。封闭的操作空间冲入保护气体，防止外部空气进入，使得放置其中的工件70与外界空气
隔离，进一步防止熔覆工件的氧化。
28.入射激光20通过所述光学组件3形成多光束30，所述多光束30透过所述透光镜片604投射至工件70的熔覆区域，并形成热影响区100，熔覆材料从熔覆喷嘴7中送出，所述第一保护气体通道内吹出的第一保护气体40分别包络熔覆喷嘴中送出的熔覆材料，覆盖熔覆层80表面及整个热影响区域100。
29.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。