CN111088489A - 用于激光熔覆的保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于激光熔覆的保护装置，它包括基体、底端设有喷口的激光喷头、保护头和传动组件，基体位于激光喷头下方，保护头位于激光喷头底端外周且可相对激光喷头上下活动，传动组件安装在激光喷头上且其与保护头传动连接，传动组件动作带动保护头沿着激光喷头上下移动以调节保护头与基体之间的距离；保护头设有至少三层均呈环形的保护气道且内外间隔布置在喷口外周，每一层保护气道通入惰性气体时均可在保护头与基体之间形成环形的保护气幕。该装置结构简单，制作和使用成本均低，所需的惰性气体量也少，且金属也不会被氧化和氢化。
Description
技术领域
本发明涉及用于激光熔覆的保护装置。
背景技术
随着科学技术的发展，人们越来越多的采用表面改性技术修复破损零件或提高零件表面性能。激光熔覆是一种先进的表面改性技术，利用激光辐照基材表面，使基材和熔覆材料同时熔化并快速凝固形成稀释率极低并与基材呈冶金结合的表面熔覆层。该技术具有升降温速度快，容易得到细晶组织或产生平衡态无法得到的新相，界面结合强度高，热输入小，畸变小，基本无热变形等特点，在航空航天、电子、电气、交通运输等行业中有着广泛的应用。
但是，基体采用金属尤其是有色金属，在激光加工过程中，与空气接触会造成基体严重氧化氢化，需要对一定温度以上区域进行保护。传统的保护方式是构建全封闭的惰性气体氛围，但是设备成本高昂，气体消耗量大，使用成本高。
发明内容
本发明提供了用于激光熔覆的保护装置，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
用于激光熔覆的保护装置，它包括基体、底端设有喷口的激光喷头、保护头和传动组件，基体位于激光喷头下方，保护头位于激光喷头底端外周且可相对激光喷头上下活动，传动组件安装在激光喷头上且其与保护头传动连接，传动组件动作带动保护头沿着激光喷头上下移动以调节保护头与基体之间的距离；保护头设有至少三层均呈环形的保护气道且内外间隔布置在喷口外周，每一层保护气道通入惰性气体时均可在保护头与基体之间形成环形的保护气幕。
一较佳实施例之中：位于最内层的保护气幕与基体接触面积的尺寸大于等于基体的热影响区的尺寸。
一较佳实施例之中：所述保护头底端面呈平直面，每一层保护气道的出口均开设在保护头底端面。
一较佳实施例之中：位于最内层的保护气道之纵向剖面呈弧形且其出口靠近激光喷头之喷口。
一较佳实施例之中：所述传动组件包括传动电机、传动齿轮组和传动套，传动齿轮组传动连接传动电机和传动套，传动套转动套接在激光喷头外周，保护头上下活动装接在传动套外周。
一较佳实施例之中：所述传动套外周设有外螺纹，保护头内周设有内螺纹，通过内外螺纹的螺接配合以将保护头与传动套上下活动装配。
一较佳实施例之中：传动齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮与传动电机输出轴相固接，从动齿轮与主动齿轮相啮合配合，传动套固定套置在从动齿轮内。
一较佳实施例之中：还包括导向组件，该导向组件包括导向套、可伸缩的导向杆和导向固定件，导向固定件固接在保护头外周且与导向杆底端相连接，导向杆顶端与导向套相连接，导向套固接在激光喷头上。
一较佳实施例之中：所述激光喷头还设有用于输送粉末的输粉通道，该输粉通道与喷口相接通。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.由于每一层保护气道通入惰性气体时均可在保护头与基体之间形成环形的保护气幕，位于最内层的保护气幕最靠近激光喷头之喷口，使得可以排除金属热影响区内大多数的空气，并且可以约束金属粉末在该最内层气幕围成的范围内，提高粉末的利用率；中间的保护气幕可以平行于送粉气流，用于隔绝空气进入熔覆区域；最外层的保护气幕用于排走熔覆区域周围的空气，进一步避免空气进入熔覆区域内。且保护头高度可根据不同金属的热影响区的不同而进行调节，极大保证了热影响区以及熔覆区域内金属不会与空气相接触。该装置结构简单，制作和使用成本均低，所需的惰性气体量也少，且金属也不会被氧化和氢化。
2.位于最内层的保护气幕与基体接触面积的尺寸大于等于基体的热影响区的尺寸，尽量保证与基体接触的保护气质量分数超过96％。
3.保护头底端面呈平直面，每一层保护气道的出口均开设在保护头底端面，使得每一层的保护气幕与基体表面呈垂直布置，采用同一气压输送惰性气体至保护气道时的隔离效果最好。
4.导向组件可对保护头的上下移动进行导向，同时也能防止防止保护头转动。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1绘示了一较佳实施例的用于激光熔覆的保护装置的正视示意图。
图2绘示了图1的A-A剖视示意图。
具体实施方式
请查阅图1至图2，用于激光熔覆的保护装置的一较佳实施例，所述的用于激光熔覆的保护装置，它包括基体10、底端设有喷口21的激光喷头20、保护头30和传动组件。
如图1所示，激光喷头20悬挂于上方，基体10位于激光喷头20下方。本实施例中，所述激光喷头20还设有用于输送粉末的输粉通道22，该输粉通道22与喷口21相接通。
所述保护头30位于激光喷头20底端外周且可相对激光喷头20上下活动，保护头30设有至少三层均呈环形的保护气道31、32、33且内外间隔布置在喷口21外周，每一层保护气道31、32、33通入惰性气体时均可在保护头30与基体10之间形成环形的保护气幕。本实施例中，保护气道设有三层，也可根据需要，设置四层、五层不等，不以此为限。
最好，位于最内层的保护气幕与基体10接触面积的尺寸大于等于基体10的热影响区的尺寸，尽量保证与基体接触的保护气质量分数超过96％，该种方式的隔离空气的效果最好。
本实施例中，所述保护头30底端面呈平直面，每一层保护气道31、32、33的出口均开设在保护头30底端面。使得每一层的保护气幕与基体10表面呈垂直布置，采用同一气压输送惰性气体至保护气道31、32、33时的隔离效果最好。如图1所示，保护头30顶端设有一倾斜面34，位于中间的保护气道进口321以及位于最内层的保护气道进口311均开设在该倾斜面34上，位于最外层的保护气道33进口开设在保护头30侧面。
本实施例中，位于最内层的保护气道31之纵向剖面呈弧形且其出口靠近激光喷头20之喷口21。由于最内层的保护气道进口311与最内层的保护气道31之间呈现120°进气，会使得进入进气道中的气体产生湍流，气流方向不可控，我们采用弧形设计可以使得气体进入最内层的保护气道31时减缓湍流效，提高聚集粉末效率。最内层的保护气道31靠近激光出口可以减小最内层的保护气道31的偏转角度，减小湍流的产生，同时减小最内层的保护气道31出口到激光喷口21之间的距离减少气体散射的情况。
所述传动组件安装在激光喷头20上且其与保护头30传动连接，传动组件动作带动保护头30沿着激光喷头20上下移动以调节保护头30与基体10之间的距离。
本实施例中，如图2所示，所述传动组件包括传动电机40、传动齿轮组和传动套41，传动齿轮组传动连接传动电机40和传动套41，传动套41转动套接在激光喷头20外周，保护头30上下活动装接在传动套41外周。
本实施例中，所述传动套41外周设有外螺纹，保护头30内周设有内螺纹，通过内外螺纹的螺接配合以将保护头30与传动套41上下活动装配。
本实施例中，传动齿轮组包括主动齿轮42和从动齿轮43，主动齿轮42与传动电机40输出轴相固接，从动齿轮43与主动齿轮42相啮合配合，传动套41固定套置在从动齿轮43内。
本实施例中，该保护装置还包括导向组件，该导向组件包括导向套50、可伸缩的导向杆51和导向固定件52，导向固定件52固接在保护头30外周且与导向杆51底端相连接，导向杆51顶端与导向套50相连接，导向套50固接在激光喷头20上。
实际使用过程中，可根据不同的金属来调节保护头30的高度，如选用铜合金作为基体10时，其导热性较大，使得其热影响范围较大，应降低保护头30的高度来增加每层保护气幕的保护范围；如选用铁合金作为基体10时，其导热性较铜合金小，热影响区域较小，应升高保护头30的高度。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (9)
1.用于激光熔覆的保护装置，其特征在于：它包括基体、底端设有喷口的激光喷头、保护头和传动组件，基体位于激光喷头下方，保护头位于激光喷头底端外周且可相对激光喷头上下活动，传动组件安装在激光喷头上且其与保护头传动连接，传动组件动作带动保护头沿着激光喷头上下移动以调节保护头与基体之间的距离；保护头设有至少三层均呈环形的保护气道且内外间隔布置在喷口外周，每一层保护气道通入惰性气体时均可在保护头与基体之间形成环形的保护气幕。
2.根据权利要求1所述的用于激光熔覆的保护装置，其特征在于：位于最内层的保护气幕与基体接触面积的尺寸大于等于基体的热影响区的尺寸。
3.根据权利要求2所述的用于激光熔覆的保护装置，其特征在于：所述保护头底端面呈平直面，每一层保护气道的出口均开设在保护头底端面。
4.根据权利要求3所述的用于激光熔覆的保护装置，其特征在于：位于最内层的保护气道之纵向剖面呈弧形且其出口靠近激光喷头之喷口。
5.根据权利要求2所述的用于激光熔覆的保护装置，其特征在于：所述传动组件包括传动电机、传动齿轮组和传动套，传动齿轮组传动连接传动电机和传动套，传动套转动套接在激光喷头外周，保护头上下活动装接在传动套外周。
6.根据权利要求5所述的用于激光熔覆的保护装置，其特征在于：所述传动套外周设有外螺纹，保护头内周设有内螺纹，通过内外螺纹的螺接配合以将保护头与传动套上下活动装配。
7.根据权利要求6所述的用于激光熔覆的保护装置，其特征在于：传动齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮与传动电机输出轴相固接，从动齿轮与主动齿轮相啮合配合，传动套固定套置在从动齿轮内。
8.根据权利要求1所述的用于激光熔覆的保护装置，其特征在于：还包括导向组件，该导向组件包括导向套、可伸缩的导向杆和导向固定件，导向固定件固接在保护头外周且与导向杆底端相连接，导向杆顶端与导向套相连接，导向套固接在激光喷头上。
9.根据权利要求1所述的用于激光熔覆的保护装置，其特征在于：所述激光喷头还设有用于输送粉末的输粉通道，该输粉通道与喷口相接通。
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