CN107904592B - 激光熔覆密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光熔覆密封装置，包括箱体；箱体的上端具有上开口，箱体的前端具有前开口，上开口通过橡胶密封罩密封，橡胶密封罩的顶部正中间具有用于激光头穿过的通孔，通孔上装有用于与激光头外壳密封的激光头密封圈，箱体内设有漏斗，漏斗的小端开口的下方设有金属粉末回收桶，箱体的下端内壁上设有竖直升降装置，竖直升降装置的输出端穿过漏斗的漏斗壁与一载物台连接，载物台的上端设有涡旋加热装置，载物台的周向设有多个均匀分布的喷气管。本发明集控制金属熔覆基体的位置，箱体内温度、压力，激光头与箱体的结合以及未熔融粉末的回收等多种功能于一体，并解决了熔融制造过程中金属钛等易氧化金属粉末的氧化问题。

Description

激光熔覆密封装置

技术领域

本发明涉及一种密封箱体，具体说是一种激光熔覆密封装置。

背景技术

激光熔覆技术是一种将金属粉末材料以粉体的形式经输送装置输送到待加工基体表面，然后通过激光照射逐渐烧结在基体上的一种新型增材制造加工方式。激光熔覆技术具有很大的发展前景和经济前景，广泛用于机械制造与维修、纺织机械、车辆制造、航天海航等一系列成本高、传统工艺难以成型复杂零件的加工。对于一些复杂零件的制造与加工，激光熔覆技术的优势已经超过了传统工艺，获得的加工形体的力学性能良好、尺寸形状任意、尺寸精度较高，大大缩短了生产周期。特别适合小批件、定制件的加工。

激光熔覆技术中外部温度对激光熔覆层的力学性能具有很大的影响，实时控制温度能够很好的控制成型件组织走向，同时内部组织也决定了零件的力学性能，所以控制外部温度十分重要，当融层较低时、散热较好。在熔覆过程中随着融层的提高、由于散热不良，可能出现熔覆层的“坍塌”现象。所以散热和温度保持是熔覆过程一个主要因素，合理控制温度可以降低裂纹的产生，提高熔覆层的力学性能。

在激光熔覆制造中，随着熔覆层的提高、扫描速度和送分量达到一定量时，粉量比较大，这时未熔融粉末会堆积在待加工熔覆层的周围，影响下一层的熔融的质量。

在易氧化金属熔覆过程中，整个装置必须与空气隔离，这对研究熔融金属的性能和熔覆层的力学性能十分重要。因此，一种散热和温度保持良好，具有未熔融粉末回收和空气隔绝的激光熔覆密封装置亟待研发。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种激光熔覆密封装置。本发明采用的技术手段如下：

一种激光熔覆密封装置，包括箱体；

所述箱体的上端具有上开口，所述箱体的前端具有前开口，所述上开口通过橡胶密封罩密封，所述橡胶密封罩的顶部正中间具有用于激光头穿过的通孔，所述通孔上装有用于与激光头外壳密封的激光头密封圈，所述箱体上设有盖合所述前开口的合页门，所述合页门与所述箱体铰接，所述合页门上设有观察窗，所述观察窗上设有激光防护玻璃，所述箱体的左侧壁外壁、所述箱体的右侧壁外壁和所述箱体的后侧壁外壁均设有凹槽，所述凹槽的槽底贴合有蛇形冷却管，所述蛇形冷却管的进液口和所述蛇形冷却管的出液口对角设置且均设有电动流量调速阀，所述箱体上还设有用于监测所述箱体内温度的温度传感器、用于监测所述箱体内压力的压力传感器和与所述箱体内外连通的排气孔、进气孔、电流开关安装孔、保护气进气孔，所述排气孔上设有排气阀，所述进气孔上设有进气阀，所述电流开关安装孔上设有电流开关，所述温度传感器、所述压力传感器、所述排气阀、所述进气阀、所述电流开关和所述电动流量调速阀均与一外部控制器电连接；

所述温度传感器将所述箱体内温度反馈给所述外部控制器，所述外部控制器控制所述电动流量调速阀的开闭，控制所述蛇形冷却管内冷却液的流量，从而控制所述箱体内温度，所述压力传感器将所述箱体内压力反馈给所述外部控制器，所述外部控制器控制所述排气阀开闭，保证所述箱体内的保护气体的密度。

所述箱体内设有漏斗，所述漏斗的大端开口左侧、所述漏斗的大端开口右侧，所述漏斗的大端开口后侧分别与所述箱体内壁固定连接，所述漏斗的小端开口的下方设有金属粉末回收桶，所述金属粉末回收桶与所述箱体的下端内壁固定连接，所述箱体的下端内壁上设有竖直升降装置，所述竖直升降装置的输出端穿过所述漏斗的漏斗壁与一载物台连接，所述载物台的上端设有涡旋加热装置，所述载物台的周向设有多个均匀分布的喷气管，所述喷气管的一端具有指向所述涡旋加热装置的喷口，所述喷气管的另一端通过所述进气阀与外部气源连通，所述涡旋加热装置的接线柱通过导线与所述电流开关电连接。

所述外部控制器控制所述进气阀将未熔融粉末吹下落到所述漏斗并被所述金属粉末回收桶收集，在此过程中不仅便于未熔融粉末的回收而且可以清除堆积的未熔融粉末，从而露出待加工熔覆平面，提高下一层熔覆的精度与材料的结合性能；

所述外部控制器控制所述电流开关，从而控制所述涡旋加热装置的加热功率。

所述橡胶密封罩的纵截面呈等腰梯形。由于所述橡胶密封罩的材质，其可随激光头运动轨迹发生弹性变形，保证激光头在加工过程中可以按编程轨迹移动。

所述前开口上设有沿所述前开口轮廓延伸的凸条，所述凸条远离所述前开口的一侧与所述箱体之间设有橡胶密封条，所述橡胶密封条的截面呈三角形；

所述合页门的内侧设有与所述橡胶密封条和所述凸条整体相匹配的环形凹槽，所述环形凹槽成直角梯形。

所述喷气管包括与所述载物台垂直的竖直管和用于连接所述竖直管和所述喷口的弯管。

所述蛇形冷却管的进液口位于所述蛇形冷却管的出液口的下方。由于喷口喷出的气体是从上而下的，所以熔覆过程中产生的热量由上而下，因此将冷却液的进口设在箱体壁的下端，冷却液出口设在上端。从而使冷却液和箱内热量流动形成对流，加速散热效果。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明用于易在空气中氧化的金属钛等易氧化金属粉末的熔融加工，克服了金属钛在空气中加工的氧化问题，采用蛇形冷却管，配合温度传感器和外部控制器可以有效的控制冷却液的流量，从而精确的控制箱体内的温度，使熔覆层具有最优的组织以及最好的强度、硬度、以及延伸率；解决了温度控制不当时，晶粒尺寸增大，其力学性能也随之降低的问题。同时也可以防止金属加工过程中的坍塌问题；采用橡胶材质的橡胶密封罩，保证激光头在加工过程中可以按编程轨迹移动，且不影响密封效果；竖直升降装置可以调节金属熔覆基体的位置，而且涡旋加热装置能够对熔融基体进行加热、从而在实验或熔融加工中可以控制基体的温度，提高金属熔融的结合力；采用漏斗并利用未熔融粉末的重力可以高效的回收未熔融粉末，节省时间；本发明集控制金属熔覆基体的位置，箱体内温度、压力，激光头与箱体的结合以及未熔融粉末的回收等多种功能于一体，并解决了熔融制造过程中金属钛等易氧化金属粉末的氧化问题。

基于上述理由本发明可在金属熔覆等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的具体实施方式中激光熔覆密封装置的结构示意图。

图2是本发明的具体实施方式中载物台、涡旋加热装置和喷气管的装配示意图。

图3是本发明的具体实施方式中合页门盖合前开口时，橡胶密封条、凸条和环形凹槽的位置关系图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

如图1～图3所示，一种激光熔覆密封装置，包括箱体1；

所述箱体1的上端具有上开口，所述箱体1的前端具有前开口2，所述上开口通过橡胶密封罩3密封，所述橡胶密封罩3的顶部正中间具有用于激光头穿过的通孔，所述通孔上装有用于与激光头外壳密封的激光头密封圈4，所述箱体1上设有盖合所述前开口的合页门5，所述合页门5与所述箱体1铰接，所述合页门5上设有观察窗，所述观察窗上设有激光防护玻璃6，所述箱体1的左侧壁外壁、所述箱体1的右侧壁外壁和所述1箱体的后侧壁外壁均设有凹槽7，所述凹槽1的槽底贴合有蛇形冷却管8，所述蛇形冷却管8的进液口和所述蛇形冷却管8的出液口对角设置且均设有电动流量调速阀9，所述箱体1上还设有用于监测所述箱体1内温度的温度传感器10、用于监测所述箱体1内压力的压力传感器11和与所述箱体1内外连通的排气孔、进气孔、电流开关安装孔、保护气进气孔，所述排气孔上设有排气阀12，所述进气孔上设有进气阀，所述电流开关安装孔上设有电流开关，所述温度传感器10、所述压力传感器11、所述排气阀12、所述进气阀、所述电流开关和所述电动流量调速阀9均与一外部控制器13电连接；

所述箱体1内设有漏斗14，所述漏斗14的大端开口左侧、所述漏斗14的大端开口右侧，所述漏斗14的大端开口后侧分别与所述箱体1内壁固定连接，所述漏斗14的小端开口的下方设有金属粉末回收桶15，所述金属粉末回收桶15与所述箱体1的下端内壁固定连接，所述箱体1的下端内壁上设有竖直升降装置16，所述竖直升降装置16的输出端穿过所述漏斗1的漏斗壁与一载物台17连接，所述载物台17的上端设有涡旋加热装置18，所述载物台17的周向设有四个均匀分布的喷气管，所述喷气管的一端具有指向所述涡旋加热装置18的喷口19，所述喷气管的另一端通过所述进气阀与外部气源连通，所述涡旋加热装置18的接线柱20通过导线与所述电流开关电连接。

所述橡胶密封罩3的纵截面呈等腰梯形。

所述前开口2上设有沿所述前开口2轮廓延伸的凸条21，所述凸条21远离所述前开口2的一侧与所述箱体1之间设有橡胶密封条22，所述橡胶密封条22的截面呈三角形；

所述合页门5的内侧设有与所述橡胶密封条22和所述凸条21整体相匹配的环形凹槽23，所述环形凹槽成直角梯形。

所述喷气管包括与所述载物台17垂直的竖直管24和用于连接所述竖直管24和所述喷口19的弯管25。

所述蛇形冷却管8的进液口位于所述蛇形冷却管8的出液口的下方。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种激光熔覆密封装置，其特征在于，包括箱体；

所述箱体的上端具有上开口，所述箱体的前端具有前开口，所述上开口通过橡胶密封罩密封，所述橡胶密封罩的顶部正中间具有用于激光头穿过的通孔，所述通孔上装有用于与激光头外壳密封的激光头密封圈，所述箱体上设有盖合所述前开口的合页门，所述合页门与所述箱体铰接，所述合页门上设有观察窗，所述观察窗上设有激光防护玻璃，所述箱体的左侧壁外壁、所述箱体的右侧壁外壁和所述箱体的后侧壁外壁均设有凹槽，所述凹槽的槽底贴合有蛇形冷却管，所述蛇形冷却管的进液口和所述蛇形冷却管的出液口对角设置且均设有电动流量调速阀，所述箱体上还设有用于监测所述箱体内温度的温度传感器、用于监测所述箱体内压力的压力传感器和与所述箱体内外连通的排气孔、进气孔、电流开关安装孔、保护气进气孔，所述排气孔上设有排气阀，所述进气孔上设有进气阀，所述电流开关安装孔上设有电流开关，所述温度传感器、所述压力传感器、所述排气阀、所述进气阀、所述电流开关和所述电动流量调速阀均与一外部控制器电连接；

所述箱体内设有漏斗，所述漏斗的大端开口左侧、所述漏斗的大端开口右侧，所述漏斗的大端开口后侧分别与所述箱体内壁固定连接，所述漏斗的小端开口的下方设有金属粉末回收桶，所述金属粉末回收桶与所述箱体的下端内壁固定连接，所述箱体的下端内壁上设有竖直升降装置，所述竖直升降装置的输出端穿过所述漏斗的漏斗壁与一载物台连接，所述载物台的上端设有涡旋加热装置，所述载物台的周向设有多个均匀分布的喷气管，所述喷气管的一端具有指向所述涡旋加热装置的喷口，所述喷气管的另一端通过所述进气阀与外部气源连通，所述涡旋加热装置的接线柱通过导线与所述电流开关电连接。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆密封装置，其特征在于：所述橡胶密封罩的纵截面呈等腰梯形。

3.根据权利要求1所述的激光熔覆密封装置，其特征在于：所述前开口上设有沿所述前开口轮廓延伸的凸条，所述凸条远离所述前开口的一侧与所述箱体之间设有橡胶密封条，所述橡胶密封条的截面呈三角形；

所述合页门的内侧设有与所述橡胶密封条和所述凸条整体相匹配的环形凹槽，所述环形凹槽成直角梯形。

4.根据权利要求1所述的激光熔覆密封装置，其特征在于：所述喷气管包括与所述载物台垂直的竖直管和用于连接所述竖直管和所述喷口的弯管。

5.根据权利要求1所述的激光熔覆密封装置，其特征在于：所述蛇形冷却管的进液口位于所述蛇形冷却管的出液口的下方。