CN101607348B - 一种用于激光成形与修复的惰性气氛控制装置 - Google Patents
一种用于激光成形与修复的惰性气氛控制装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于激光成形与修复的惰性气氛控制装置，回气管道(13)依次与排气管三向阀(2)、粉尘过滤器(3)、隔膜增压泵(4)、压力储气罐(5)、进气管三向阀(7)、除水器(8)、氩气净化器(9)和水冷套(10)串行连接；水冷套进气管道(11)通过水冷单元(10)与气氛保护罩(1)连接。排气管道(14)与排气管三向阀(2)连接。储气罐进气管道(15)的两端分别与进气管三向阀(7)和进气管道(11)密封连接。补气管道(16)的两端分别与气瓶(6)和压力储气罐(5)连接。本发明使激光成形与修复过程中的工作气体循环利用，减少氩气的使用及排放，节约运行成本；工作过程中氧、氮含量控制在10ppm以内，保证激光成形与修复的质量。
Description
一、技术领域
本发明材料加工领域，具体是一种用于激光成形与修复的惰性气氛控制装置。
二、背景技术
激光立体成形技术、激光成形修复技术所使用的金属原材料多为粉末材料，成形及修复的工艺过程是：按预定轨迹移动的激光熔池接收送进的粉末，粉末在高温下熔化，激光光束移开后，原有的熔池凝固，继续形成新的熔池，是一个点沉积、点成形的过程。激光立体成形、修复过程中，防止熔池污染，避免合金氧化是保证成形、修复质量的关键。因此激光立体成形及修复设备都需要配置气氛保护系统，主要为以氩气为主的惰性气氛保护装置。目前使用的惰性气氛保护装置分为两类：一种为先抽真空，然后充氩气；另外一种为一边充氩气，一边排放氩气，为置换式保护。抽真空设备笨重、造价高的不足，并且设备越大则这些缺点越明显；而置换式则惰性气体浪费严重，气体纯度难以控制。
三、发明内容
为克服现有惰性气氛保护装置中存在的或者设备笨重、造价高，或者惰性气体浪费严重，气体纯度难以控制的不足，本发明提出了一种用于激光成形与修复的惰性气氛控制装置。
本发明包括气氛保护罩、隔膜增压泵、粉尘过滤器、压力储气罐、除水器、氩气净化器、水冷套、控制单元和传感器，其中：
回气管道自气氛保护罩开始，依次与排气管三向阀、粉尘过滤器、隔膜增压泵、压力储气罐、进气管三向阀、除水器、氩气净化器和水冷套串行密封连接；水冷套进气管道通过水冷单元与气氛保护罩连接。排气管道与排气管三向阀连接。储气罐进气管道的两端分别与进气管三向阀和进气管道密封连接。补气管道的两端分别与气瓶和压力储气罐密封连接。
氧含量传感器、氮含量传感器和气氛保护罩压力传感器安装在气氛保护罩上，储气罐压力传感器安装在压力储气罐上，水份检测传感器安装在除水器上，氩气净化器的温度传感器安装在氩气净化器的中心部位；氧含量传感器、氮含量传感器和气氛保护罩压力传感器、储气罐压力传感器、水份检测传感器和氩气净化器的温度传感器均经电缆与控制单元连接。
氩气净化器由氩气净化器的温度传感器、保温壳体、加热电阻丝、净化材料组成，主要用来除去氧气、氮气和氢气。其结构组成为：加热电阻丝沿保温壳体的内壁从上到下螺旋盘绕，净化材料填充整个保温壳体的内部。氩气净化器的进气管和出气管从氩气净化器上端的保温壳体处接入氩气净化器内，并与保温壳体密封连接；进气管插入氩气净化器底部。
净化材料为Ti-Zr-V合金的颗粒。
本发明提出一种封闭循环净化惰性气氛控制装置，使激光成形与修复过程中的工作气体(氩气)得以循环利用，减少氩气的使用及排放，节约运行成本；同时氩气纯度高，工作过程中氧、氮含量始终可控制在10ppm以内，保证激光成形与修复的冶金质量。
四、附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的氩气净化器构成示意图。其中：
1.气氛保护罩 2.排气管三向阀 3.粉尘过滤器 4.隔膜增压泵
5.压力储气罐 6.气瓶 7.进气管三向阀 8.除水器
9.氩气净化器 10.水冷套 11.水冷套进气管道 12.控制单元
13.回气管道 14.排气管道 15.储气罐进气管道 16.补气管道
17.氧含量传感器 18.氮含量传感器 19.气氛保护罩压力传感器
20.储气罐压力传感器 21.水份检测传感器 22.温度传感器 23.保温壳体
24.加热电阻丝 25.净化材料 26.进气管 27.出气管
五、具体实施方式
一种用于激光成形与修复的惰性气氛控制装置，包括气氛保护罩1、隔膜增压泵4、粉尘过滤器3、压力储气罐5、除水器8、氩气净化器9、水冷套10、控制单元12和传感器，其中：
回气管道13自气氛保护罩1开始，依次与排气管三向阀2、粉尘过滤器3、隔膜增压泵4、压力储气罐5、进气管三向阀7、除水器8和氩气净化器9串行密封连接；进气管道11通过水冷套10与气氛保护罩1连接。排气管道14与排气管三向阀2连接。储气罐进气管道1 5的两端分别与进气管三向阀7和水冷套进气管道11密封连接。补气管道16的两端分别与气瓶6和压力储气罐5密封连接。
氧含量传感器17、氮含量传感器18和气氛保护罩压力传感器19安装在气氛保护罩1上，经电缆与控制单元12连接，为控制单元12提供检测信息，并受控制单元12控制。储气罐压力传感器20安装在压力储气罐5上，经电缆与控制单元12连接，为控制单元12提供检测信息，并受控制单元12控制。水份检测传感器21安装在除水器8上，经电缆与控制单元12连接，为控制单元12提供检测信息，并受控制单元12控制。氩气净化器的温度传感器22安装在氩气净化器9中心部位，经电缆与控制单元12连接，为控制单元12提供检测信息，并受控制单元12控制。
控制单元12由PLC控制器、继电器、电源、空气开关等电气元件组成，为各个组成部分提供电源，收集氧含量传感器17、氮含量传感器18、气氛保护罩压力传感器19、储气罐压力传感器20、水份检测传感器21、氩气净化器的温度传感器22的检测信息，控制氩气的回收、增压、储存、补充和净化。
氩气净化器9由保温壳体23、加热电阻丝24、净化材料25组成，主要用于除去氧气、氮气和氢气。其结构组成为：加热电阻丝24沿保温壳体23的内壁从上到下螺旋盘绕；净化材料25填充整个保温壳体23的内部。氩气净化器9的进气管26和出气管27从氩气净化器9的上端的保温壳体23处接入氩气净化器9内，并与保温壳体23密封连接；进气管26插入氩气净化器9底部。
本实施例选用粒径0.8～2mm的Ti-Zr-V合金颗粒为净化材料25。
Claims (2)
1.一种用于激光成形与修复的惰性气氛控制装置，其特征在于，所述的激光成形与修复的惰性气氛控制装置包括气氛保护罩(1)、隔膜增压泵(4)、粉尘过滤器(3)、压力储气罐(5)、除水器(8)、氩气净化器(9)、水冷套(10)、控制单元(12)和传感器，其中：
a.回气管道(13)自气氛保护罩(1)开始，依次与排气管三向阀(2)、粉尘过滤器(3)、隔膜增压泵(4)、压力储气罐(5)、进气管三向阀(7)、除水器(8)、氩气净化器(9)和水冷套(10)串行密封连接；水冷套进气管道(11)通过水冷单元(10)与气氛保护罩(1)连接；
b.排气管道(14)与排气管三向阀(2)连接；储气罐进气管道(15)的两端分别与进气管三向阀(7)和进气管道(11)密封连接；
c.补气管道(16)的两端分别与气瓶(6)和压力储气罐(5)密封连接；
d.氧含量传感器(17)、氮含量传感器(18)和气氛保护罩压力传感器(19)安装在气氛保护罩(1)上，储气罐压力传感器(20)安装在压力储气罐(5)上，水份检测传感器(21)安装在除水器(8)上，氩气净化器的温度传感器(22)安装在氩气净化器(9)的中心部位；氧含量传感器(17)、氮含量传感器(18)和气氛保护罩压力传感器(19)、储气罐压力传感器(20)、水份检测传感器(21)和氩气净化器的温度传感器(22)均经电缆与控制单元(12)连接；
e.所述的氩气净化器(9)包括氩气净化器的温度传感器(22)、保温壳体(23)、加热电阻丝(24)、净化材料(25)；加热电阻丝(24)沿保温壳体(23)的内壁从上到下螺旋盘绕，净化材料(25)填充整个保温壳体(23)的内部；氩气净化器(9)的进气管(26)和出气管(27)从氩气净化器(9)的上端的保温壳体(23)处接入氩气净化器(9)内，并与保温壳体(23)密封连接。
2.如权利要求1所述一种用于激光成形与修复的惰性气氛控制装置，其特征在于，所述的净化材料为Ti-Zr-V合金的颗粒。
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