CN112831781A - 高通量激光熔覆材料制备和送粉系统 - Google Patents

高通量激光熔覆材料制备和送粉系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高通量激光熔覆材料制备和送粉系统,包括基座,还包括送粉装置、二次混粉装置;送粉装置包括设于基座上的多组送粉筒及分别与每组送粉筒连接的送粉管,送粉管与送粉筒的连接处设有位于送粉管上的电磁阀,送粉管的另一端与二次混粉装置连通并延伸到二次混粉装置内,送粉筒四个一组且呈方形布置,送粉筒均通过软管连接有气泵;二次混粉装置包括混粉筒、位于混粉筒内腔的扇叶和位于混粉筒内顶端的驱动电机,混粉筒的下端设有出粉管并延伸到混粉筒外,以将混合完成的粉末送入到激光熔覆系统中。本发明制备不同配比的合金粉末效率高,缩短合金粉末的研发周期,提高实验效率,并可智能操作,减少浪费和污染,节能环保。

Description

高通量激光熔覆材料制备和送粉系统
技术领域
本发明涉及激光熔覆技术领域,尤其是一种高通量激光熔覆材料制备和送粉系统。
背景技术
激光熔覆通过在基材表面添加熔覆材料,利用高能密度的激光束使之与基材表面一起熔凝,形成冶金结合的增材熔覆层。该熔覆层即可满足对材料表面特定性能的要求,又可节省大量的贵重元素,是当前绿色制造、智能制造的重要发展方向。
适用性粉末的研发是激光熔覆的关键环节,对于确定的基材,研发适用性粉末需要进行大量的激光熔覆实验耗费大量的粉末才能得到满意的结果,研发周期长,研发成本高。并且,在使用常规手段研发粉末时,研发一种粉末并进行激光熔覆材料的制备往往需要30分钟以上,随后再进行下一种粉末的研制时,需要更换粉末原料,重新设置配比,步骤繁琐效率低下;另外,在研发粉末时,大部分步骤需要人工操作,粉末配比的精度往往不够精准,并且会产生粉末的浪费,从而增加了研发成本,并且不利于环保。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种合金粉末研发效率高,配比混合迅速的高通量激光熔覆材料制备和送粉系统。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种高通量激光熔覆材料制备和送粉系统,包括基座,还包括:用以盛放合金粉末原料的送粉装置、二次混粉装置;
所述送粉装置包括设于所述基座上的多组送粉筒及分别与每组送粉筒连接的用来初步混合合金粉末的送粉管,所述送粉管与所述送粉筒的连接处设有位于所述送粉管上、以控制所述送粉管的开启程度的电磁阀,所述送粉管的另一端与所述二次混粉装置连通并延伸到所述二次混粉装置内,所述送粉筒四个一组且呈方形布置,所述送粉筒均通过软管连接有气泵;
所述二次混粉装置包括用以容纳合金粉末的混粉筒、位于所述混粉筒内腔的多层等间距分布的扇叶和位于所述混粉筒内顶端的用以驱动所述扇叶的驱动电机,所述混粉筒的下端设有出粉管并延伸到所述混粉筒外,以将混合完成的粉末送入到激光熔覆系统中。
本发明技术方案的进一步改进在于:还包括控制装置,所述控制装置包括控制器和与控制器电性连接的控制开关,所述控制器设于所述基座上的前后两侧,且与所述送粉筒和所述混粉筒的位置相对应,所述控制器还分别与电磁阀、气泵和所述驱动电机连接,所述控制开关设于所述送粉管与所述混粉筒连接的管段上。
本发明技术方案的进一步改进在于:所述送粉筒采用气动送粉,且送粉的气体为氩气。
本发明技术方案的进一步改进在于:所述送粉筒为1-2组。
本发明技术方案的进一步改进在于:所述混粉筒的底部设为漏斗形,以与所述基座活动插接。
本发明技术方案的进一步改进在于:所述送粉筒的形状与所述混粉筒的形状相同。
由于采用了上述技术方案,本发明取得的技术进步是:
本发明可以在送粉筒内预装多种原始合金粉末,通过调整送粉筒和送粉量完成数十万种组合,一次性制备不同粉末不同配比的系列熔覆层,缩短合金粉末的研发周期,提高实验效率。
本发明将送粉筒设置为四个一组,并且呈方形,在向送粉筒内添加原料时比较方便,并且还可设置为两组,以提高合金粉末的种类,可以进一步的缩短合金粉末的研发周期;在只需要一组的情况下,在其中一组发生故障时,可以使用另一组代替,避免了因设备损坏带来的不便。
送粉筒和混粉筒的底部均设置为漏斗形,插接于基座上,如此设置,在送粉筒或混粉筒发生故障时,便于更换相应部位。
本发明可以在送粉的过程中在送粉管内进行初步混合,随后于混粉筒内进行二次混合,以大大提高混粉的效率和效果,并且混粉的过程由控制器控制电磁阀、驱动电机和气泵,以控制送粉量、送粉时间和混粉筒的启闭,减少了人工操作,避免了合金粉末的浪费和污染,节能环保。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图;
图2是本发明混粉筒的结构示意图;
图3是本发明实施例二的结构示意图;
其中,1、基座,2、送粉筒,3、送粉管,4、混粉筒,5、扇叶,6、驱动电机,7、控制器,8、控制开关,9、出粉管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明:
实施例一
如图1所示,一种高通量激光熔覆材料制备和送粉系统,包括基座1,优选为方形,还包括用以盛放合金粉末原料的送粉装置、二次混粉装置;
送粉装置包括设于基座1上的多组送粉筒2,送粉筒2四个一组且呈方形,送粉筒2的底部为漏斗形,以便于拆卸和安装,此时,优选为两组,以便于多种粉末的不同配比。
每组送粉筒2均连接有用来初步混合合金粉末的送粉管3,且位于下述扇叶5和下述驱动电机6之间;送粉管3与送粉筒2的连接处设有位于送粉管3上、以控制送粉管3的开启程度的电磁阀,送粉管3的另一端与混粉装置连通并延伸到混粉装置内,并且,送粉筒2均通过软管连接有气泵,以实现在送粉时,采用气动送粉,且所选气体优选为氩气,通过气动送粉,可以使合金粉末在送粉管3内进行流动时,进行初步的混合,以提高合金粉末的混合效果。
如图2所示,二次混粉装置包括:用以容纳合金粉末并将初步混合后的合金粉末进行二次混合的混粉筒4、位于混粉筒4内腔的多层等间距分布的扇叶5和位于混粉筒4内顶端的用以驱动扇叶5的驱动电机6。以驱动混粉筒4内的扇叶5转动来实现混粉筒4内的合金粉末的二次混合,并且,扇叶5优选为三层,以实现最优的混合效果;混粉筒4的底部与上述送粉筒2的形状相同,也设置为漏斗形,在混粉筒4发生故障时,可以方便拆卸更换。
混粉筒4的下端设有出粉管9并延伸到混粉筒4外,以将混合完成的粉末送入到激光熔覆系统中。本发明发明可以在送粉的过程中在送粉管3内进行初步混合,随后于混粉筒4内进行二次混合,以大大提高混粉的效率和效果。
还包括控制装置,控制装置包括控制器7和与控制器7电性连接的控制开关8,控制器7设于基座1上的前后两侧,且与送粉筒2和混粉筒4的位置相对应,并且控制器7还分别与电磁阀、气泵和所述驱动电机6连接,以控制送粉筒2的送粉量和送粉时间,并可以控制混粉筒4的启闭,控制开关8设于送粉管3与混粉筒4连接的管段上,在管段上设置有控制开关8,可以在其中一个混粉筒4进行混粉时,关闭连接管道上的控制开关8,以此可继续向另一个混粉筒4进行送粉,从而两个混粉筒4可以同时进行混粉,大大提高了混粉的效率,缩短合金粉末的研发周期,提高实验效率。
A+B合金粉末混合实验。分别将A、B两种合金粉末加入送粉筒2中。
粉末A送粉2分钟,送粉0.1;粉末B送粉2分钟,送粉0.9,送粉结束后混粉2分钟,开始激光熔覆实验,制备1#熔覆层。接着均送粉1分钟,送粉量见下表:
Figure BDA0002878162910000041
Figure BDA0002878162910000051
上述实验均送粉结束后混粉2分钟,开始激光熔覆实验,制备对应序号熔覆层。经检验所制备的熔覆层可实现相应的效果,但使用本发明制备一种合金粉末只需要几分钟的时间,相比于常规的超过半个小时的实验时间,大大提高了制备的效率。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于送粉筒2的数量不同,以减小整体设备的空间占用率。
如图3所示,一种高通量激光熔覆材料制备和送粉系统,包括基座1,优选为方形,还包括用以盛放合金粉末原料的送粉装置、二次混粉装置;
送粉装置包括设于基座1上的多组送粉筒2,送粉筒2四个一组且呈方形,送粉筒2的底部为漏斗形,以便于拆卸和安装,此时,优选为一组,以便于多种粉末的不同配比。
每组送粉筒2均连接有用来初步混合合金粉末的送粉管3,且位于下述扇叶5和下述驱动电机6之间;送粉管3与送粉筒2的连接处设有位于送粉管3上、以控制送粉管3的开启程度的电磁阀,送粉管3的另一端与混粉装置连通并延伸到混粉装置内,并且,送粉筒2均通过软管连接有气泵,以实现在送粉时,采用气动送粉,且所选气体优选为氩气,通过气动送粉,可以使合金粉末在送粉管3内进行流动时,进行初步的混合,以提高合金粉末的混合效果。
如图2所示,二次混粉装置包括:用以容纳合金粉末并将初步混合后的合金粉末进行二次混合的混粉筒4、位于混粉筒4内腔的多层等间距分布的扇叶5和位于混粉筒4内顶端的用以驱动扇叶5的驱动电机6。以驱动混粉筒4内的扇叶5转动来实现混粉筒4内的合金粉末的二次混合,并且,扇叶5优选为三层,以实现最优的混合效果;混粉筒4的底部与上述送粉筒2的形状相同,也设置为漏斗形,在混粉筒4发生故障时,可以方便拆卸更换。
混粉筒4的下端设有出粉管9并延伸到混粉筒4外,以将混合完成的粉末送入到激光熔覆系统中。本发明发明可以在送粉的过程中在送粉管3内进行初步混合,随后于混粉筒4内进行二次混合,以大大提高混粉的效率和效果。
还包括控制装置,控制装置包括控制器7和与控制器7电性连接的控制开关8,控制器7设于基座1上的前后两侧,且与送粉筒2和混粉筒4的位置相对应,并且控制器7还分别与电磁阀、气泵和所述驱动电机6连接,以控制送粉筒2的送粉量和送粉时间,并可以控制混粉筒4的启闭,控制开关8设于送粉管3与混粉筒4连接的管段上,在管段上设置有控制开关8,可以在其中一个混粉筒4进行混粉时,关闭连接管道上的控制开关8,以此可继续向另一个混粉筒4进行送粉,从而两个混粉筒4可以同时进行混粉,大大提高了混粉的效率,缩短合金粉末的研发周期,提高实验效率。
本实施例在使用时,分别将A、B、C三种合金粉末加入送粉筒2中。
A+B+C三种合金粉末混合实验。三种合金粉末同时送粉1.5分钟,送粉量下表:
Figure BDA0002878162910000061
Figure BDA0002878162910000071
上述实验均送粉结束后混粉2分钟,开始激光熔覆实验,制备对应序号熔覆层。经检验所制备的熔覆层可实现相应的效果,但使用本发明制备一种合金粉末只需要几分钟的时间,相比于常规的超过半个小时的实验时间,大大提高了制备的效率。
采用高通量激光熔覆材料制备和送粉系统,能够设计各类正交实验,且整个过程均采用各个控制器7进行控制,程序运行后研究人员可以进行其他工作。实验结束后检测实验结果,实验效率大幅度提高,合金粉末研发进度大幅度提升。
工作原理:
在送粉筒2加入原始合金粉末作为原料库,氩气送粉时可以初步混合粉末,最终在混粉筒4中完成合金粉末最终混合和送粉,达到混粉、送粉的目的。
依靠控制器7进行智能控制,改变送粉筒2序号、送粉量,自动完成各种粉末搭配混合,达到高通量激光熔覆材料制备和送粉目的。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高通量激光熔覆材料制备和送粉系统,包括基座(1),其特征在于还包括:用以盛放合金粉末原料的送粉装置、二次混粉装置;
所述送粉装置包括设于所述基座(1)上的多组送粉筒(2)及分别与每组送粉筒(2)连接的用来初步混合合金粉末的送粉管(3),所述送粉管(3)与所述送粉筒(2)的连接处设有位于所述送粉管(3)上、以控制所述送粉管(3)的开启程度的电磁阀,所述送粉管(3)的另一端与所述二次混粉装置连通并延伸到所述二次混粉装置内,所述送粉筒(2)四个一组且呈方形布置,所述送粉筒(2)均通过软管连接有气泵;
所述二次混粉装置包括用以容纳合金粉末的混粉筒(4)、位于所述混粉筒(4)内腔的多层等间距分布的扇叶(5)和位于所述混粉筒(4)内顶端的用以驱动所述扇叶(5)的驱动电机(6),所述混粉筒(4)的下端设有出粉管(9)并延伸到所述混粉筒(4)外,以将混合完成的粉末送入到激光熔覆系统中。
2.根据权利要求1所述的高通量激光熔覆材料制备和送粉系统,其特征在于:还包括控制装置,所述控制装置包括控制器(7)和与控制器(7)电性连接的控制开关(8),所述控制器(7)设于所述基座(1)上的前后两侧,且与所述送粉筒(2)和所述混粉筒(4)的位置相对应,所述控制器(7)还分别与电磁阀、气泵和所述驱动电机(6)连接,所述控制开关(8)设于所述送粉管(3)与所述混粉筒(4)连接的管段上。
3.根据权利要求2所述的高通量激光熔覆材料制备和送粉系统,其特征在于:所述送粉筒(2)采用气动送粉,且送粉的气体为氩气。
4.根据权利要求1所述的高通量激光熔覆材料制备和送粉系统,其特征在于:所述送粉筒(2)为1-2组。
5.根据权利要求1所述的高通量激光熔覆材料制备和送粉系统,其特征在于:所述混粉筒(4)的底部设为漏斗形,以与所述基座(1)活动插接。
6.根据权利要求1所述的高通量激光熔覆材料制备和送粉系统,其特征在于:所述送粉筒(2)的形状与所述混粉筒(4)的形状相同。
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