CN102453906A - 一种激光熔覆成形用多功能气体保护气氛箱 - Google Patents
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Abstract
一种用于激光熔覆成形的多功能气体保护气氛箱。箱体主要由保护腔和粉末收集腔两部分组成。保护腔内设置有高度可调的加工平台。加工腔由前后挡板、左侧板、右侧板、中间隔板及上方密封软材料密闭而成。其中左侧板上设有排气孔及温度监测孔，右侧板上设有进气孔及压力监测孔。中间隔板上除设有加工平台外，还开有可开闭的粉末收集孔，通向下层粉末收集腔。本发明适用于加工平台固定、激光头随机器人自由运动的激光加工，特别适用于具有高温易氧化特性材料的激光熔覆及成形过程，针对送粉式激光熔覆成形还具有粉末回收功能，节约实验材料。加之箱体体积小，质量轻，具有优秀的节能、环保、易于搬运等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光加工领域中的多功能气体保护装置，特别是涉及一种采用易氧化的粉末材料或基底材料进行送粉方式激光熔覆成形时使用的多功能保护箱。
背景技术
在激光加工领域中，被加工材料的高温氧化是影响加工质量和产品性能的重要问题。在采用送粉方式的激光熔覆、激光成形加工中，当熔覆材料或基底材料为难熔金属等高温易氧化材料时，加工过程中的防氧化问题必须加以解决。已有技术中的防氧化方法主要是靠增加惰性气体或真空保护装置。一类是将整个激光加工系统(包括激光头，平台，机器人等)全部包含在内的真空保护室，其优点是保护效果好，但存在加工过程中不易观察操作，每次装载时耗气量极大，以及抽真空时间很长的缺点。另一类是采用小型的惰性气体或真空箱对被加工试样进行保护，其优点是所需气体量少，充气或抽真空时间短，是近年来较多被采用的一种方法。但这种方法的现有技术大多采用激光束不移动，保护箱体内置可移动加工平台的方法来实现，这类方法存在一定局限性，如不适用于激光头移动的激光加工，以及采用送粉方式的激光熔覆成形加工。
发明内容
本发明提供一种用于激光熔覆成形的过功能气体保护气氛箱，该保护气氛箱具体包括下列结构：箱体和设置在箱体内的高度可调加工平台；所述箱体包括加工腔和粉末收集腔两部分；所述加工腔为密闭腔，与外界实现气密封；所述箱体的上盖为中间带有开口的密封软顶，所述中间开口部位有收紧密封装置。
进一步，所述箱体由中间隔板将内部分隔为所述上层加工腔和所述下层为粉末收集腔。
进一步，所述中间隔板上设有粉末回收孔；在所述加工腔内设置高度可调节加工平台。
进一步，所述粉末回收孔具有可开闭功能，加工时需关闭，加工结束后收集粉末时开启。
进一步，所述高度可加工平台包括：基座、工件承载面、导轨和高度调节支架；其中所述高度调节支架和所述轨道之间由旋紧旋钮连接固定；使用中松开旋紧旋钮进行高度调节，调节后旋紧旋钮对所述高度调节支架进行固定。
进一步，所述箱体一个侧板上开有排气孔和温度监测孔，分别用来排出空气和监测箱内环境温度。
进一步，所述箱体一个侧板上开有进气孔和箱内气压监测孔，分别用来输入保护气体及监测箱内气体压力。
进一步，所述密封软顶由耐高温及不透气的软材料制成，使设置在所述密封软顶中间开口处的仪器可箱体侧壁内的范围自由运动。
进一步，所述下层粉末收集腔内设有可拉出的粉末收集盒，所述粉末收集盒前侧设有拉手。
本发明的优点及有益效果：
本气氛箱顶部为隔热密封软材料，内部设置有高度可调节的加工平台，适用于加工中平台位置不变，激光头及送粉头随5轴机器人移动的激光熔覆成形加工。
气氛箱箱体由透明材料制成，便于实验中进行观测。体积适中，重量轻，便于搬运。
气氛箱四周设有惰性气体充气口、排气口、温度测量孔及箱内气压测量装置，便于时刻监测箱内气氛状态，用气量少，节约实验成本。
气氛箱特别针对送粉式激光熔覆成形的特点，设有粉末回收装置。其底面为双层底板结构设计。上层底板上开有粉末回收孔，下层设有粉末收集盒，为抽屉式设计。加工时将粉末回收孔关闭，加工结束后将其打开，可将未被利用的粉末扫入回收孔，使其落入下层的粉末收集盒，可以方便，快捷，高效的回收粉末，节约材料。
附图说明
图1为多功能惰性气体保护气氛箱结构示意图。
图中的各标注分别为：1、箱体2、密封软顶3、压力监测孔4、进气孔5、排气孔6、温度监测孔7、粉末收集孔8、粉末收集盒9、加工平台10、激光头11、送粉头12、平台承载面13、平台底座14、导轨15、支架高度调节16、螺钉螺母连接件17、底板18、中间隔板19、粉末收集盒拉手。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明进行进一步详细描述。
如图1所示为多功能惰性气体保护气氛箱结构示意图。箱体1由中间隔板18将内部分隔为上层加工腔和下层粉末收集腔两部分。箱体1左侧板上开有排气孔5和温度监测孔6，右侧板上开有进气孔4和箱内气压监测孔3。各孔的开设部位可根据实验仪器的设置而定，而不局限于上述位置。箱体1的上盖为可令激光头10及同轴送粉头11穿过的密封软顶2，在密封软顶2的中间设置有开口，该开口有收紧密封功能，可使仪器，例如激光头等，在插入开口处后，在密封软顶2内外实现气密封。中间隔板18上设有粉末回收孔7和高度可调加工平台9。其中加工平台9由基座13、工件承载面12、导轨14和高度调节支架15组成，支架15和轨道14之间由旋紧旋钮16连接。下层粉末收集腔内设有可抽拉的粉末收集盒8，粉末收集盒8前侧设有拉手19。17为箱体1的下底板。其中加工腔各表面均为密封结合，可实现加工腔与外界的气密封。粉末收集腔无需做特别密封处理。密封软顶2由耐高温及不透气的软材料制成，使设置在密封软顶2中间开口处的仪器可箱体侧壁内的范围自由运动。
具体操作步骤为：先将整个箱体1置于总系统加工平台上。打开前挡板，确认关闭粉末收集孔7松开四个旋钮16，根据被加工试样高度调节平台承载面12到适合高度，旋紧旋钮16。将待加工试样放在平台上。将激光头10及送粉头11穿过上侧密封软顶2伸入加工腔内，收紧开口，调节根据实验参数调节送粉头和激光头高度到达指定位置。在温度监测孔6上连接温度计，压力监测孔3上连接气压计，进气孔4上连接惰性气体瓶。关闭前档板，打开进气孔4和排气孔5，打开惰性气体瓶通入惰性气体，至气压计显示为所需压力值。待通入一段时间气体后，开启激光和送粉器进行实验。实验完毕后关闭激光和送粉器，继续通入惰性气体，直至温度冷却至低于氧化温度，关闭惰性气体。打开前挡板，取出加工完的试样。打开粉末收集孔7，将散落在中间隔板18上的金属粉末通过粉末收集孔7全部扫入下层的粉末收集盒8中，拉动拉手19抽出粉末收集盒8，将回收的粉末装入指定容器中，最后将粉末收集盒8插回粉末收集腔内，全部实验完毕。
Claims (9)
1.一种激光熔覆成形多功能气体保护气氛箱，其特征在于：所述气体保护气氛箱包括：箱体和设置在箱体内的高度可调加工平台；所述箱体包括加工腔和粉末收集腔两部分；所述加工腔为密闭腔，与外界实现气密封；所述箱体的上盖为中间带有开口的密封软顶，所述中间开口部位有收紧密封装置。
2.如权利要求1所述的一种激光熔覆成形多功能气体保护气氛箱，其特征在于：所述箱体由中间隔板将内部分隔为所述上层加工腔和所述下层为粉末收集腔。
3.如权利要求1和2所述的一种激光熔覆成形多功能气体保护气氛箱，其特征在于：所述中间隔板上设有粉末回收孔；在所述加工腔内设置高度可调节加工平台。
4.如权利要求1和3所述的一种激光熔覆成形多功能气体保护气氛箱，其特征在于：所述粉末回收孔具有可开闭功能，加工时需关闭，加工结束后收集粉末时开启。
5.如权利要求1和3所述的一种激光熔覆成形多功能气体保护气氛箱，其特征在于：所述高度可加工平台包括：基座、工件承载面、导轨和高度调节支架；其中所述高度调节支架和所述轨道之间由旋紧旋钮连接固定；使用中松开旋紧旋钮进行高度调节，调节后旋紧旋钮对所述高度调节支架进行固定。
6.如权利要求1所述的一种激光熔覆成形多功能气体保护气氛箱，其特征在于：所述箱体一个侧板上开有排气孔和温度监测孔，分别用来排出空气和监测箱内环境温度。
7.如权利要求1所述的一种激光熔覆成形多功能气体保护气氛箱，其特征在于：所述箱体一个侧板上开有进气孔和箱内气压监测孔，分别用来输入保护气体及监测箱内气体压力。
8.如权利要求1所述的一种激光熔覆成形多功能气体保护气氛箱，其特征在于：所述密封软顶由耐高温及不透气的软材料制成，使设置在所述密封软顶中间开口处的仪器可箱体侧壁内的范围自由运动。
9.如权利要求1所述的一种激光熔覆成形多功能气体保护气氛箱，其特征在于：所述下层粉末收集腔内设有可拉出的粉末收集盒，所述粉末收集盒前侧设有拉手。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120516 |