CN113070490A - 一种激光送粉修复气氛保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于增材制造领域，并具体公开了一种激光送粉修复气氛保护装置，其包括激光熔覆头和保护气箱体，其中：激光熔覆头安装在所述保护气箱体内，且该激光熔覆头位姿可调；保护气箱体下端设有可拆卸密封件，可拆卸密封件包括密封箱盖和柔性保护罩；当保护气箱体内空间足够容纳待修复零件时，将待修复零件固定在保护气箱体内，并通过密封箱盖密封；当保护气箱体内空间无法容纳待修复零件时，将待修复零件放置在保护气箱体下端，并通过柔性保护罩进行密封。本发明通过可拆卸密封件和可灵活移动的激光熔覆头，使装置可适应不同大小零件在气体保护下的损伤修复需求，并可对特殊损伤部位进行修复。

Description

一种激光送粉修复气氛保护装置
技术领域
本发明属于增材制造领域，更具体地，涉及一种激光送粉修复气氛保护装置。
背景技术
一些重载零件如飞机起落架等，在工作过程中其受到的工作应力极大，容易受损，如表面划伤、裂纹、塑性变形等，该损伤会严重影响零件的使用寿命，可以通过激光送粉修复的方式对受损的轧辊进行修复。
一些金属，如铝合金，在空气中极易被氧化，在表面生成一层氧化膜，该氧化膜的熔点很髙，不易熔化，且其比重比铝大，因而就会在激光熔覆产生的熔池中下沉，在界面上形成夹杂或者气孔，影响熔覆质量。以这些金属作为激光送粉修复的材料，需要在保护气气氛环境中进行修复工作，从而尽可能减少甚至避免在修复过程中材料的氧化。
激光送粉技术也是激光熔覆修复技术，是利用激光作为热源将粉状金属材料熔融并覆盖填充至零件的损伤部位，与基材发生冶金反应，以修复零件的损伤部位。
专利CN111850548A公开了一种受损零部件的激光修复方法，该激光修复方法通过激光修复装置对受损的轧辊进行修复，装置由可旋转的卡盘、移动机构、激光器等部分构成，装置设计合理，操作方便，定位可靠；其不足在于：该装置中激光器和送料器始终处于竖直状态，即激光器的角度不可变，对于零件上特殊位置的受损部位存在修复困难的情况，且该方法的修复过程是在空气中进行的，在激光熔覆过程中存在氧化的情况。
专利CN111850549A公开了一种金属粉末的激光修复装置及其修复方法，该装置是在一定体积的气体保护罩中通过能够空间三个方向移动的移动装置带动激光部件在三维空间内自由移动，精准定位；其不足在于：该装置中激光器和送料器始终处于竖直状态，即激光器的角度不可变，对于零件上特殊位置的受损部位存在修复困难的情况，此外，该装置的气体保护罩体积是有限的，只能对一定体积的零件进行修复工作，大型零级无法放置于气体保护罩中。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种激光送粉修复气氛保护装置，其目的在于，在保护气箱体下端设置可拆卸密封件，同时配合可灵活移动的激光熔覆头，使装置可以适应不同大小零件在气体保护下的损伤修复需求，并对零件的特殊损伤部位进行修复，提高修复效果。
为实现上述目的，本发明提出了一种激光送粉修复气氛保护装置，包括激光熔覆头和保护气箱体，其中：
所述激光熔覆头安装在所述保护气箱体内，且该激光熔覆头位姿可调；
所述保护气箱体下端设有可拆卸密封件，该可拆卸密封件包括密封箱盖和柔性保护罩；当保护气箱体内空间足够容纳待修复零件时，将待修复零件固定在保护气箱体内，并通过密封箱盖密封；当保护气箱体内空间无法容纳待修复零件时，将待修复零件放置在保护气箱体下端，并通过柔性保护罩进行密封。
作为进一步优选的，所述柔性保护罩上设有拉链。
作为进一步优选的，所述激光熔覆头包括激光头和环绕在该激光头周围的多个送粉口。
作为进一步优选的，还包括保护气气瓶，该保护气气瓶通过保护气箱体上开设的进气口向保护气箱体内通入保护气。
作为进一步优选的，还包括气体含量检测器和控制器，所述气体含量检测器安装在所述保护气箱体内，所述控制器用于根据所述气体含量检测器检测到的保护气含量控制所述保护气气瓶的保护气流速。
作为进一步优选的，所述保护气箱体四周均设有进气口。
作为进一步优选的，还包括安装活动组件，该安装活动组件包括依次连接的移动部件、微调器和安装盘，其中，所述激光熔覆头安装在所述安装盘上，所述移动部件用于带动激光熔覆头向各方向移动，所述微调器用于微调激光熔覆头位置，所述安装盘用于调整激光熔覆头的旋转角度。
作为进一步优选的，所述保护气箱体上开设有手套孔，该手套孔处安装有手套。
作为进一步优选的，所述柔性保护罩的材料为橡胶。
作为进一步优选的，所述保护气箱体的长、宽、高均为1m～3m。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.本发明在保护气箱体下端设置可拆卸密封件，具体当零件较小时将其固定在箱体内，并通过密封箱盖密封，当零件较大时，则通过柔性保护罩对零件损伤部位的边缘进行包裹，起到一定程度的密封效果；同时配合箱内可灵活移动的激光熔覆头，使装置可以适应不同大小零件在气体保护下的损伤修复需求，并对零件的特殊损伤部位进行修复，提高修复效果。
2.本发明在柔性保护器罩上设置了拉链，当罩住大型零件的损伤部位时，可根据零件形状控制各拉链开合，可以使柔性保护器罩更好地与零件贴合，减小保护器罩下端与零件的间隙，提高气体保护效果。
3.本发明的激光熔覆头结合了激光器和送粉器，使得结构更加紧凑，空间利用率高；同时采用了环绕式送粉，即在激光头周围设置了多个送粉口，从而在对形状不规则的零件损伤进行修复时，可以根据各送粉口对应处损伤的形状大小，控制各送粉口的送粉量，从而使修复形状更加精确。
4.本发明设置保护气气瓶通过进气口向保护气箱体中通保护气体，在激光修复过程中全程通气，并采用气体含量检测装置检测保护气含量，据此调整保护气气瓶的进气使箱内含量达标，同时保护气箱体四周均设有进气口，使进气均匀，保证气体保护效果。
5.所述通过依次连接的移动部件、微调器和安装盘，使激光熔覆头头运动灵活，除了精准的三维位置定位，还可以变换角度，从而保证对零件的特殊损伤部位进行精准定位修复。
6.本发明在保护气箱体上开设有安装手套的通孔，在激光送粉修复工作过程中可通过手套对保护气箱体中的零件进行操作，以应对修复过程中的意外情况，避免箱体内的零件与空气接触。
附图说明
图1为本发明实施例修复小型零件时气氛保护装置外部结构示意图；
图2为本发明实施例修复大型零件时气氛保护装置外部结构示意图；
图3为本发明实施例修复小型零件时气氛保护装置内部结构示意图；
图4为本发明实施例修复大型零件时气氛保护装置内部结构示意图；
图5为本发明实施例安装活动组件结构示意图；
图6为本发明实施例零件损伤和激光熔覆头的激光头、送粉口示意图；
图7为本发明实施例保护罩下端拉链拉开或闭合状态示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-保护气箱体，2-送料口，3-手套孔，4-密封箱盖，5-保护气气瓶，6-柔性保护罩，61-拉链，7-安装活动组件，8-激光熔覆头，9-框架，10-小型零件，11-夹持器，12-大型零件，13-y向导轨，14-x向导轨，15-z向导轨，16-微调器，17-安装盘，18-进气口，19-气体含量检测器，20-零件损伤，801-激光头，8a～8h-送粉口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明实施例提供的一种激光送粉修复气氛保护装置，包括激光熔覆头8、安装活动组件7、框架9和保护气箱体1，其中：
激光熔覆头8安装在安装活动组件7上，安装活动组件7固定在框架9上，框架9上还设有夹持器11，所述保护气箱体1罩在框架9外，从而通过安装活动组件7带动所述激光熔覆头8在保护气箱体1内移动，实现三维位置的精准确定和合适角度的确定；保护气箱体1上开设有送料口2，该送料口2用于安装送料管和密封装置，送料管用来输送修复过程中所需的金属粉，密封装置用来密封送料口和送料管的间隙；所述保护气箱体1下端设有可拆卸密封件，该可拆卸密封件包括密封箱盖4和柔性保护罩6。
具体的，如图1和图3所示，当零件尺寸较小(长宽高均小于0.5m)，即保护气箱体1内空间足够容纳待修复零件时，将小型零件10通过夹持器11固定在保护气箱体1内，并通过密封箱盖4密封；
如图2和图4所示，当零件尺寸较大，即保护气箱体1内空间无法容纳待修复零件时，将大型零件12放置在保护气箱体1下端，并通过柔性保护罩6进行密封；优选的，所述柔性保护罩6由橡胶或不透气工业布制成，且上设有多条拉链61，如图7所示，可根据零件形状控制各拉链开合，可以使柔性保护器罩更好地与零件贴合。
进一步的，保护气箱体1上开设有进气口18，优选的，保护气箱体1四周均设有进气口18；保护气箱体1外设有保护气气瓶5，保护气气瓶5通过进气口18向保护气箱体1内通入保护气，使保护气箱体1中处于一种保护气气氛环境，由于整个箱体不是完全密闭的，而是存在有比较小的与大气连同的缝隙，所以在修复准备和修复过程中需要持续向保护气箱体1通入保护气，使保护气箱体1中保护气含量达到要求，避免在激光熔覆修复过程中熔融金属被氧化而影响零件的性能；更进一步的，装置还包括气体含量检测器19和控制器，所述气体含量检测器19安装在所述保护气箱体1内，所述控制器用于根据所述气体含量检测器19检测到的保护气含量控制所述保护气气瓶5的保护气流速，若含量值低于要求含量，就调整进气使含量达标。
进一步的，如图5所示，所述安装活动组件7包括依次连接的移动部件、微调器16和安装盘17，其中：移动部件包括y向导轨13、x向导轨14和z向导轨15，分别用于改变激光熔覆头8y、x、z方向的位置，具体的，y向导轨13安装于框架9上，x向导轨14活动安装于y向导轨13上，z向导轨15活动安装于x向导轨14上；所述微调器16活动安装在z向导轨15上，用于微调激光熔覆头8x方向的位置；激光熔覆头8通过安装盘17安装在微调器16上，所述安装盘17可绕其中心轴旋转±90°，用于调整激光熔覆头8的旋转角度，从而实现三维位置的精准确定和合适角度的确定，对零件上特殊位置的损伤进行修复。
进一步的，所述激光熔覆头8包括激光头801和环绕在该激光头801周围的多个送粉口，优选为8个送粉口8a～8h；具体使用时，如图6所示，形状不规则的零件损伤20在中心线以上部分比中心线一下部分面积更大，故所需金属材料更多，则在修复零件损伤20时，应控制送粉口8b、8c、8d比送粉口8f、8g、8h送较多的金属材料用于修复。
进一步的，所述保护气箱体1上开设有手套孔3，该手套孔3处安装有橡胶手套，从而在激光送粉修复工作过程中可通过橡胶手套对保护气气氛箱体1中的零件进行操作。
进一步的，所述保护气箱体1的长、宽、高均为1m～3m，因为保护气气氛箱体的尺寸不大，制造成本低，同时可以满足对更多的小型零件进行修复工作的需求；具体的，本发明中保护气箱体有一系列的尺寸规格，包括1.0m×1.0m×1.0m、1.5m×1.0m×1.5m、3.0m×2.0m×2.0m。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光送粉修复气氛保护装置，其特征在于，包括激光熔覆头(8)和保护气箱体(1)，其中：
所述激光熔覆头(8)安装在所述保护气箱体(1)内，且该激光熔覆头(8)位姿可调；
所述保护气箱体(1)下端设有可拆卸密封件，该可拆卸密封件包括密封箱盖(4)和柔性保护罩(6)；当保护气箱体(1)内空间足够容纳待修复零件时，将待修复零件固定在保护气箱体(1)内，并通过密封箱盖(4)密封；当保护气箱体(1)内空间无法容纳待修复零件时，将待修复零件放置在保护气箱体(1)下端，并通过柔性保护罩(6)进行密封。
2.如权利要求1所述的激光送粉修复气氛保护装置，其特征在于，所述柔性保护罩(6)上设有拉链(61)。
3.如权利要求1所述的激光送粉修复气氛保护装置，其特征在于，所述激光熔覆头(8)包括激光头(801)和环绕在该激光头(801)周围的多个送粉口。
4.如权利要求1所述的激光送粉修复气氛保护装置，其特征在于，还包括保护气气瓶(5)，该保护气气瓶(5)通过保护气箱体(1)上开设的进气口(18)向保护气箱体(1)内通入保护气。
5.如权利要求4所述的激光送粉修复气氛保护装置，其特征在于，还包括气体含量检测器(19)和控制器，所述气体含量检测器(19)安装在所述保护气箱体(1)内，所述控制器用于根据所述气体含量检测器(19)检测到的保护气含量控制所述保护气气瓶(5)的保护气流速。
6.如权利要求4所述的激光送粉修复气氛保护装置，其特征在于，所述保护气箱体(1)四周均设有进气口(18)。
7.如权利要求1所述的激光送粉修复气氛保护装置，其特征在于，还包括安装活动组件(7)，该安装活动组件(7)包括依次连接的移动部件、微调器(16)和安装盘(17)，其中，所述激光熔覆头(8)安装在所述安装盘(17)上，所述移动部件用于带动激光熔覆头(8)向各方向移动，所述微调器(16)用于微调激光熔覆头(8)位置，所述安装盘(17)用于调整激光熔覆头(8)的旋转角度。
8.如权利要求1所述的激光送粉修复气氛保护装置，其特征在于，所述保护气箱体(1)上开设有手套孔(3)，该手套孔(3)处安装有手套。
9.如权利要求1所述的激光送粉修复气氛保护装置，其特征在于，所述柔性保护罩(6)的材料为橡胶。
10.如权利要求1-9任一项所述的激光送粉修复气氛保护装置，其特征在于，所述保护气箱体(1)的长、宽、高均为1m～3m。
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