CN101279404A - 用于激光制备、加工与成形金属材料的惰性气氛保护箱 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金机械领域，特别涉及一种用于激光制备、加工与成形金属材料的惰性气氛保护箱。箱体外圆周壁开有7个法兰孔，箱体内设置有运动小平台，数控机床通过插在法兰孔中的连杆和运动小平台连接；工件固定于运动小平台后，箱体抽真空后充入惰性气体，数控机床控制运动平台的轨迹，由激光器完成零件的加工、成形。箱体可根据所加工的零件尺寸形状进行有针对性的设计，设计灵活，尺寸小；消耗的惰性气体少，运行成本低；将零件固定于可旋转的水平连杆，可实现回转体零件的激光加工、成形；本发明还有保护效果好、造价低的特点。
Description
技术领域
本发明属于冶金机械领域，特别涉及一种用于激光制备、加工与成形金属材料的惰性气氛保护箱。
背景技术：
在激光制备、加工与成形金属材料过程中，如果环境气氛中的氧含量得不到很好控制(氧含量需控制在100PPm以下)，激光熔池中的高温熔体会与环境气氛中的氧气发生化学反应或活性氧原子扩散进入金属材料晶格，使激光制备、加工与成形的金属材料中夹带有金属氧化物或金属材料的含氧量增加，极大影响激光制备、加工材料与成形零件的力学性能。如TC4合金的含氧量不超过0.2％时(重量百分比)，其延伸率为8-12％，随着含氧量的增加，TC4合金的抗拉强度明显升高，拉伸塑性和断裂韧度急剧下降，实验结果表明，当激光快速成形TC4合金零件的含氧量达0.33％时，在拉伸力学实验中，表现为脆性断裂。因此，良好的环境气氛(氧含量＜100PPm)，对于在先进工业和国防装备有重要应用价值金属材料的激光制备、加工与成形过程中是至关重要的必要条件。
目前用于激光制备、加工与成形金属材料的惰性气氛保护箱，主要有以下两种工作形式：
(1)整个激光数控加工机床置入惰性气氛保护箱中，成形基板或待加工工件固定在激光数控加工机床上，以常规方式进行加工，实现金属材料的激光制备、加工或复杂金属零件的激光快速成形。这种形式惰性气氛保护箱先进行预抽真空，然后充入惰性气体，箱体内惰性气氛中的氧含量可以控制到很低，因而，具有很好的保护效果。但这种惰性气氛保护箱有以下明显缺点：当成形、加工较大尺寸零件时，惰性气氛保护箱尺寸也要求很大，因此这种惰性气氛保护箱加工、制造要求很高，造价昂贵；同时，该惰性气氛保护箱需消耗大量的惰性气体以保持箱内的惰性气氛，运行成本高。
(2)惰性气氛保护箱的箱体置于激光数控加工机床平台上，以水平滑动动密封形式，在激光数控加工机床带动下，做相对于固定的箱盖的水平滑动运动，同时，带动置于箱体内的成形基板或待加工工件做相对于激光焦点光斑的水平运动，从而实现金属材料的激光制备、加工或复杂金属零件的激光快速成形。工作前，先向箱内充入惰性气体，惰性气体相对于空气较重，下沉于箱体底部，将空气逐渐排出箱体，最终使箱体内充满惰性气体；工作时仍需不断充入惰性气体，以保持箱体内的微正压气氛环境。这种惰性气氛保护箱的优点是：尺寸设计灵活、体积小，造价低，但明显的缺点是：工作成本较高，保护效果不尽如人意。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于激光制备、加工与成形金属材料的惰性气氛保护箱，其特征在于：箱体1外圆周壁开有7个法兰孔，第一法兰孔2位于箱体1顶部的中心位置；第二法兰孔3位于箱体1的右侧下部，其轴线与数控机床的X轴平行，孔内装有轴线与数控机床X轴平行、运动与数控机床X方向同步的水平连杆；第三法兰孔4位于箱体1的后侧下部，并与第二法兰孔3处于同一水平面，其轴线与数控机床的Y轴平行，孔内装有轴线与数控机床Y轴平行、运动与数控机床Y方向同步的水平连杆；第四法兰孔5位于箱体1的左侧中下部，其轴线与数控机床X轴平行，孔内装有轴线与数控机床X轴平行、旋转方向以及运动方向与数控机床X方向同步的水平连杆；；第五法兰孔6位于箱体1后侧上部；第六法兰孔7位于箱体1前侧正中：第七法兰孔8位于箱体1前侧偏右；箱体1内设置有运动小平台11，与第二法兰孔3和第三法兰孔4内的水平连杆在箱体内一端相连接；第二法兰孔3、第三法兰孔4和第四法兰孔5内的连杆在箱体外的一端均与数控机床相连接。
所述第一法兰孔2内装有激光竖直光筒，二者之间采用轴向滑动动密封，激光竖直导光筒第一法兰孔2内做沿Z轴方向的往复运动，第一法兰孔2上设有12个快接插孔，将冷却水管、气管和粉管接入箱体。
所述第二法兰孔3、第三法兰孔4和第四法兰孔5与其内的水平连杆均采用轴向滑动动密封。
所述法兰孔6上设有两个快接插孔，一个用作真空泵对箱体1抽真空，另一个用作向箱体1内充入惰性气体。
所述法兰孔7上安装有门，门与法兰孔7间有密封胶条，用作工件放入、取出箱体1用。
所述运动小平台11下表面装有两排滚珠，用以降低运动小平台11与箱体底面的摩擦；运动小平台11上铣有两个分别与数控机床X、Y方向平行的槽；第二法兰孔3内的水平连杆在箱体1内一端装有一对滑轮，滑轮装入运动小平台11的Y方向铣槽内，滑轮和槽壁间为紧配合；第三法兰孔4内的水平连杆在箱体1内一端装有一对滑轮，滑轮放入运动小平台11的X方向槽内，滑轮和槽壁间为紧配合；运动小平台11还装有防尘罩，并在运动小平台上表面铣有T型槽，用来装卡成形基板或待加工工件。
所述激光竖直导光筒下端通过螺纹连接装有激光聚焦镜静座和送粉头。
该发明的有益效果是：箱体可根据所加工的零件尺寸形状进行有针对性的设计，设计灵活，尺寸小；将成形基板或待加工工件固定到运动小平台上，对箱体抽真空后充入惰性气体，至箱体内的压力略微呈现正压，所消耗的惰性气体少，运行成本低；设定数控机床运动轨迹及运动线速度，数控机床将通过连杆带动运动小平台按照预设轨迹运动，实现对工件的准确加工；数控机床的转盘和数控机床的X轴带动第四法兰孔5中的水平连杆做绕X轴及沿X方向运动，由此带动与水平连杆相连的棒状基材旋转或沿X方向运动，可实现回转体零件的激光加工、成形；本发明还具有保护效果好、造价低的特点。
附图说明
图1为使用本发明的数控机床系统示意图。
图2为惰性气氛保护箱的正视图。
图3为惰性气氛保护箱的左视图。
图4为惰性气氛保护箱的俯视图。
图5为图2中A-A面的剖面图。
图6为图4中K-K面的剖面图。
图7为运行小平台的俯视图。
图8为图7中B-B面的剖面图。
图中标号：
1-箱体；2-第一法兰孔2；3-第二法兰孔3；4-第三法兰孔4；5-第四法兰孔5；6-第五法兰孔6；7-第六法兰孔7；8-第七法兰孔8；9-支架；10-数控机床；11-运动小平台；12-快接插口。
具体实施方式
本发明提供了一种用于激光制备、加工与成形金属材料的惰性气氛保护箱，下面结合附图和实施例来对本发明进行进一步说明。
附图1为使用本发明的数控机床系统示意图。圆柱形箱体1被固定在一个可调水平及高度的支架9上，横跨在数控机床的床面上；在第一法兰孔2内插有可沿Z轴方向做往复运动的激光竖直导光筒，激光竖直导光筒下端安装有激光聚焦镜镜座和送粉头，第一法兰孔2上的12个快接插孔，插有冷却水管、气管和粉管，用来对激光聚焦镜进行冷却、对送粉头输送保护气和粉末；在第二法兰孔3内插有可在X方向做往复运动的水平连杆，在第三法兰孔4内插有可在Y方向做往复运动的水平连杆，两根水平连杆的一端与数控机床10连接，另一端装有滑轮并分别置于运动小平台11的X方向和Y方向的滑槽内，用来带动运动小平台11在水平方向的运动；在第四法兰孔5内插有可以绕X轴转动及沿X轴方向运动的水平连杆，用来带动棒状基材旋转及沿X方向水平运动，可以对转体零件进行激光加工、成形；第五法兰孔6上的抽气孔连接到真空泵，输气孔连接到惰性气体容器。
本发明的工作流程为：打开第六法兰孔7的门，将成形基板或待加工工件用工装卡具固定到运动小平台11上；关闭第六法兰孔7，使箱体1成为密封环境，打开真空泵，从第五法兰孔6的抽气孔对箱体1抽真空，当箱体内的压力降低到10-1Pa时，停止抽真空并从第五法兰孔6的输气孔向箱体1内充入Ar气，至箱体1内的压力略微呈现正压时停止输气；设定数控机床运动轨迹及运动线速度，数控机床将通过各连杆带动运动小平台11及固定于其上的工件按照预设轨迹运动；打开激光器，调整好激光功率，在激光的作用下，运动小平台11上的成形基板或待加工工件表面激光作用处，将产生激光熔池，与此同时，将金属粉末送入激光熔池内，随着运动小平台11的运动，成形基板或待加工工件也将做相对于激光焦点光斑的运动，激光焦点光斑离开后，激光熔池中的熔体凝固，加工完一层后，激光竖直导光筒带动激光聚焦镜和送粉头沿Z轴向上运动一个很小距离，如此反复，就可以实现金属材料激光制备、加工与复杂零件的成形；当激光加工、成形回转体零件时，数控机床的转盘和数控机床的X轴带动第四法兰孔5中的水平连杆做绕X轴及沿X方向运动，由此，带动与水平连杆相连的棒状基材旋转或沿X方向运动，激光加工完一层后，激光头和送粉头在激光竖直导光筒的带动下，沿Z轴向上运动一个很小距离，如此反复，可用来激光加工、成形回转体零件；从第七法兰孔8可以观察工件的加工情况。
Claims (7)
1.一种用于激光制备、加工与成形金属材料的惰性气氛保护箱，其特征在于：箱体(1)外圆周壁开有7个法兰孔，第一法兰孔(2)位于箱体(1)顶部的中心位置；第二法兰孔(3)位于箱体(1)的右侧下部，其轴线与数控机床的X轴平行，孔内装有轴线与数控机床X轴平行、运动与数控机床X方向同步的水平连杆；第三法兰孔(4)位于箱体(1)的后侧下部，并与第二法兰孔(3)处于同一水平面，其轴线与数控机床的Y轴平行，孔内装有轴线与数控机床Y轴平行、运动与数控机床Y方向同步的水平连杆；第四法兰孔(5)位于箱体(1)的左侧中下部，其轴线与数控机床X轴平行，孔内装有轴线与数控机床X轴平行、旋转方向以及运动方向与数控机床X方向同步的水平连杆；；第五法兰孔(6)位于箱体(1)后侧上部；第六法兰孔(7)位于箱体(1)前侧正中：第七法兰孔(8)位于箱体(1)前侧偏右；箱体(1)内设置有运动小平台(11)，与第二法兰孔(3)和第三法兰孔(4)内的水平连杆在箱体内一端相连接；第二法兰孔(3)、第三法兰孔(4)和第四法兰孔(5)内的连杆在箱体外的一端均与数控机床相连接。
2.根据权利要求1所述用于激光制备、加工与成形金属材料的惰性气氛保护箱，其特征在于：所述第一法兰孔(2)内装有激光竖直光筒，二者之间采用轴向滑动动密封，激光竖直导光筒第一法兰孔(2)内做沿Z轴方向的往复运动；第一法兰孔(2)上设有12个快接插孔，将冷却水管、气管和粉管接入箱体。
3.根据权利要求1所述用于激光制备、加工与成形金属材料的惰性气氛保护箱，其特征在于：所述第二法兰孔(3)、第三法兰孔(4)和第四法兰孔(5)与其内的水平连杆均采用轴向滑动动密封。
4.根据权利要求1所述用于激光制备、加工与成形金属材料的惰性气氛保护箱，其特征在于：所述法兰孔(6)上设有两个快接插孔，一个用作真空泵对箱体(1)抽真空，另一个用作向箱体(1)内充入惰性气体。
5.根据权利要求1所述用于激光制备、加工与成形金属材料的惰性气氛保护箱，其特征在于：所述法兰孔(7)上安装有门，门与法兰孔(7)间有密封胶条，用作工件放入、取出箱体(1)用。
6.根据权利要求1所述用于激光制备、加工与成形金属材料的惰性气氛保护箱，其特征在于：所述运动小平台(11)下表面装有两排滚珠，用以降低运动小平台(11)与箱体底面的摩擦；运动小平台(11)上有两个分别与数控机床X、Y方向平行的槽；第二法兰孔(3)内的水平连杆在箱体(1)内一端装有一对滑轮，滑轮装入运动小平台(11)的Y方向滑槽内，滑轮和滑槽壁间为紧配合；第三法兰孔(4)内的水平连杆在箱体(1)内一端装有一对滑轮，滑轮放入运动小平台(11)的X方向滑槽内，滑轮和滑槽壁间为紧配合；运动小平台(11)还装有防尘罩，并在运动小平台上表面铣有T型滑槽，用来装卡成形基板或待加工工件。
7.根据权利要求2所述用于激光制备、加工与成形金属材料的惰性气氛保护箱，其特征在于：所述激光竖直导光筒下端通过螺纹连接装有激光聚焦镜静座和送粉头。
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Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| CN101983820A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-03-09 | 宝鸡市腾鑫钛业有限公司 | 钛熔炼电极焊接保护箱和弹性焊枪 |
| CN102453906A (zh) * | 2010-10-20 | 2012-05-16 | 中国科学院力学研究所 | 一种激光熔覆成形用多功能气体保护气氛箱 |
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| CN106363297A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-02-01 | 哈尔滨理工大学 | 一种激光制备微织构用稀有气体保护内置调节及激光头密封夹紧装置 |
| CN107175439A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-09-19 | 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） | 气液代换抽真空人员保护舱 |
| CN110411629A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-11-05 | 东莞材料基因高等理工研究院 | 一种多功能焊接原位测试装置 |
| CN112743105A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-05-04 | 西安铂力特增材技术股份有限公司 | 活泼金属外场增材修复的气氛保护装置及修复方法 |
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102453906A (zh) * | 2010-10-20 | 2012-05-16 | 中国科学院力学研究所 | 一种激光熔覆成形用多功能气体保护气氛箱 |
| CN101983820A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-03-09 | 宝鸡市腾鑫钛业有限公司 | 钛熔炼电极焊接保护箱和弹性焊枪 |
| CN103194746A (zh) * | 2012-01-09 | 2013-07-10 | 沈阳大陆激光成套设备有限公司 | 气载送粉轧辊激光熔覆预热工装 |
| CN103194746B (zh) * | 2012-01-09 | 2016-01-20 | 沈阳大陆激光成套设备有限公司 | 气载送粉轧辊激光熔覆预热工装 |
| CN106363297A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-02-01 | 哈尔滨理工大学 | 一种激光制备微织构用稀有气体保护内置调节及激光头密封夹紧装置 |
| CN106363297B (zh) * | 2016-12-02 | 2018-01-30 | 哈尔滨理工大学 | 一种激光制备微织构用稀有气体保护内置调节及激光头密封夹紧装置 |
| CN107175439A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-09-19 | 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） | 气液代换抽真空人员保护舱 |
| CN107175439B (zh) * | 2017-06-07 | 2018-11-13 | 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） | 气液代换抽真空人员保护舱 |
| CN110411629A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-11-05 | 东莞材料基因高等理工研究院 | 一种多功能焊接原位测试装置 |
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