CN107552948A - 一种特种材料3d激光增材精密成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特种材料3D激光增材精密成型装置，特别适于镍基、钛基、钴基等特殊材料激光增材成型工艺，该装置包括：真空获得系统、充气及气氛控制装置、工作仓、激光视镜、喂粉气流阀、真空测量系统、压力变送器、气体成分分析仪、管道和阀门组成，本装置可广泛用于航空、航天、船舶、能源、轨道、军工等行业特殊器件的激光增材及修复工艺，具有可视化程度高、操作方便、性能稳定的特点，可显著提高激光增材成型时材料粉末的流动性，减少焊接时的气孔、夹渣等焊接缺陷，提高产品成型的致密性、强度和抗冲击性能，具有较高的社会和经济价值。

Description

一种特种材料3D激光增材精密成型装置

技术领域

本发明公开了一种特种材料3D激光增材精密成型装置，尤其是一种基于高温易氧化轻质高强特种材料的激光修复、增材成型、表面硬化等工艺的气氛保护装置。

背景技术

在航空、航天、船舶、能源、轨道、军工等行业核心部件均采用先进制造技术，3D激光增材成型技术作为目前生产周期最短、物料成本最低的先进制造技术应用越来越广，对于特殊材料（如：钛基、镍基、钴基等）的特殊器件，如：导弹、火箭、飞机发动机、燃气轮机、医疗支架、军工器件等部件进行激光增材或修复作业时，基底或原料暴露在空气中，在高温条件下会对工件产生不良影响（如：材料氧化、结合层强度低等缺陷），致使器件气密性差、强度低、不耐冲击、结合层不紧密、材料致密度不达标等不合格率飙升，造成重大安全事故和财产损失。目前，国内外普遍采用暴露在空气中的气体保护和在手套箱内进行保护焊接作业，暴露在空气中的气体保护作业气体成分非常复杂，无法避免气氛复杂带来的工艺缺陷，采用手套箱内保护作业存在操作工艺性不好的缺陷，如：激光器需集成在手套箱里，根本无法或难以观察作业过程，造成操作工艺性极差，鉴于此，市场急需一种特种材料3D激光增材精密成型装置，满足特殊材料、特殊器件和特殊用途的紧迫需求。

发明内容

针对原有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种特种材料3D激光增材精密成型装置，激光透过激光视窗在工作仓里进行作业，通过喂料气流阀门将材料输送到指定位置，按设定气氛进行激光增材或修复作业，配有气体成分分析仪监控环境气氛并调整，彻底解决特殊材料高温下氧化、封装气密性和焊接强度低等工艺和产品缺陷。

为解决现有的问题，本发明采用的技术方案是：提供一种特种材料3D激光增材精密成型装置，在工作仓侧面连接有真空获得装置和真空测量模块；配置有充气及气氛控制系统和压力变送器；工作仓侧面配置红外测温仪和支架；工作仓的侧面配置有气体成分监控仪，在工作仓顶部位置中心安装两面镀制有高反膜的激光视窗；工作仓顶部侧面配置有安全阀；工作仓顶部侧面配置有喂粉气流阀。

优选的，配置有对环境洁净度有苛刻要求的真空获得系统。

优选的，配置有环境气氛气体成分分析仪。

优选的，配置有非接触红外测温装置和支架。

优选的，配置有充气及气氛控制系统和压力变送器测量系统。

优选的，顶部装有激光增材输送材料的喂料气流阀。

优选的，顶部装有镀制双面增透的激光视窗，激光视窗的面型优于1/4λ，光洁度优于40-60，透过率优于99.5%。

发明的有益效果

本发明由于采用了上述技术，与现有技术相比具有以下有益效果：解决了传统工艺存在的特殊材料激光增材或修复的产品缺陷，解决了传统装置操作人机工程学差的工艺缺陷，为特殊材料激光增材和修复提供了一种高稳定、多功能、易于扩展兼容的气氛控制装置。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中：1-工作仓；2-激光视镜；3-安全阀；4-真空测量模块；5-观察窗；6-红外测温仪；7-压力变送器；8-气体成分分析仪；9-充气及气氛控制系统；10-真空获得装置；11、12-阀门；13-锥形定位销；14-平台锁紧装置；15-可拆卸测温支架；16-喂料气流阀。

具体实施方式

在工作仓（1）侧面装有真空获得装置（10）和真空测量模块（4），先将工作仓抽真空到指定真空度；通过充气及气氛控制模块（9）充入作业气氛所需气体，压力变送器（7）测量到指定气压关闭充气系统，根据需要可在抽真空和充气之间循环置换工作仓的气体，通过气体成分监控仪（8）监控气体组分，达到设定气氛纯度满足作业需求；工作仓（1）的侧面配置红外测温仪（6）和支架（15），通过红外测微仪测量环境仓内作业点的基底、粉料熔融区和环境温度；工作仓（1）顶部中心安装两面镀制有增透膜的激光视窗（2），激光从顶部射入进行作业；工作仓（1）顶部侧面配置有安全阀（3）用于环境仓泄压保护；工作仓（1）顶部侧面配置喂粉气流阀（16），通过此阀门引入可将材料粉末输送到工作仓内作业点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种特种材料3D激光增材精密成型装置，其特征在于：在工作仓（1）的侧面连接有真空获得装置（10）和真空测量模块（4）；配置有充气及气氛控制模块（9）和压力变送器（7）；配置红外测温仪（6）和支架（15）；配置有气体成分监控仪（8）；在工作仓（1）顶部位置中心两面镀制有增透膜的激光视窗（2）；工作仓（1）顶部边缘配置有安全阀（3）；工作仓（1）顶部边缘位置配置有喂粉气流阀（16）。

2.根据权利要求1所述的一种特种材料3D激光增材精密成型装置，所有其特征在于，工作仓（1）配置有对环境洁净度有苛刻要求的真空获得装置（10）。

3.根据权利要求1所述的一种特种材料3D激光增材精密成型装置，所有其特征在于，配置工作仓环境气氛气体成分分析仪（8）。

4.根据权利要求1所述的一种特种材料3D激光增材精密成型装置，所有其特征在于，配置有非接触红外测温装置（6）和支架。

5.根据权利要求1所述的一种特种材料3D激光增材精密成型装置，所有其特征在于，配置有充气及气氛控制系统（9）和压力变送器（7）。

6.根据权利要求1所述的一种特种材料3D激光增材精密成型装置，所有其特征在于，顶部装有激光增材喂料气流阀（16）。

7.根据权利要求1所述的一种特种材料3D激光增材精密成型装置，所有其特征在于，顶部装有镀制双面增透的激光视窗，激光视窗的面型优于1/4λ，光洁度优于40-60，透过率优于99.5%。