CN116837378B - 激光熔覆送料装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光熔覆材料技术领域，具体地说就是激光熔覆送料装置，包括外壳、激光发生部分和送料部分，所述激光发生部分设置于所述外壳的上部，所述送料部分连接于外壳的中部，所述外壳的下部设有走料通道，所述激光发生部分包括激光发生器和导向部分，所述导向部分设置于激光发生器与送料部分之间，在激光发生器的下部设置导向部分，通过导向部分对激光束进行透过和导向，使激光束均分成竖直向下的一束和向两侧反射的激光束，通过多个激光束与金属粉末进行多次接触，提高激光束与金属粉末之间的接触效率，保障对金属粉末的熔融效果。

Description

激光熔覆送料装置

技术领域

本发明涉及激光熔覆材料技术领域，具体地说就是激光熔覆送料装置。

背景技术

随着现代制造业的发展，激光熔覆送料装置在金属表面涂覆领域得到了广泛应用。传统的激光熔覆技术需要将金属粉末通过送料装置均匀地铺在待涂覆的基材表面上，然后利用激光束进行熔覆。

现有技术中，激光熔覆送料装置通常采用振动式或气动式送料系统来实现金属粉末的均匀供给。然而，这些送料系统往往无法保证金属粉末或金属丝与激光束的有效接触。以丝状形式送料时，金属丝与激光接触效率较低；以金属粉末送料时，金属粉末颗粒较大，其在振动或气流作用下容易发生偏离和紊乱，降低激光与金属粉末的接触效率。且常规的送料方式为倾斜送料，导致激光与熔覆材料的接触效率较低。因此需要对金属材料的进料角度与激光束的角度进行调节，以提高激光束与金属材料的接触效率。

如中国专利申请号为CN2016109370291的一种激光熔覆送料装置，该激光熔覆送料装置接受入射光束并将入射光束转换成聚焦光束以在基材上形成焦点，激光熔覆送料装置包括支撑架、设置在支撑架上的分光镜和反射聚焦镜及位于反射聚焦镜下方的喷嘴，分光镜将入射光束分为至少两束反射光束，再通过反射聚焦镜将至少两束反射光束聚焦成至少两束聚焦光束，至少两束聚焦光束形成中空无光区和焦点，能够使光束包裹着丝材向下，光束对丝材进行高效熔融。

但在该申请中，物料从中心下落，激光从侧边照射，激光经过分光镜的反射会有一定的损失，造成能量的浪费，并且，物料仅经单次激光照射，容易出现物料熔融不彻底的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了激光熔覆送料装置。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：激光熔覆送料装置，包括外壳、激光发生部分和送料部分，所述激光发生部分设置于所述外壳的上部，所述送料部分连接于外壳的中部，所述外壳的下部设有走料通道，所述激光发生部分包括激光发生器和导向部分，所述导向部分设置于激光发生器与送料部分之间。激光发生器、导向部分和走料通道同轴心设置；

所述导向部分包括水平的导向架，所述导向架的轴心方向设有激光通道，所述激光通道设置于激光发生器的正下方，所述导向架的内部设有激光导向空间，所述激光导向空间的内部设有第一导向镜组和两个第二导向镜，两个所述第二导向镜分别设置于激光导向空间长度方向的两端内侧；

所述第一导向镜组包括第一透镜和两个第一反射镜，两个第一反射镜分别设置于第一透镜的两个相对侧，第一反射镜与第二导向镜相对设置，所述第二导向镜的镜面朝向走料通道的中部倾斜；激光发生器产生的激光经第一导向镜组后，分散成一条竖直向下的主激光束和两条向两侧反射的从激光束，主激光束在竖直方向两次照射在倾斜进入的物料上，从激光束在主激光束第二次照射在物料时，共同照射在物料上，两次不同位置的激光照射使物料充分熔融。

作为优化，所述外壳呈圆柱状，外壳的底部为开口，所述外壳的中部设有安装开口，所述导向部分设置于安装开口内部，所述走料通道的下端设置于安装开口的下部。导向部分的长度大于外壳的宽度，安装开口的设置使外壳呈分离的上外壳和下外壳，上外壳与下外壳之间设有连接杆。

作为优化，所述走料通道的上部直径大于所述走料通道的下部直径，所述走料通道的上部与走料通道的下部之间平滑收拢过渡，走料通道外部的外壳内部均匀分布有电磁加速器。走料通道的上部与走料通道的下部之间呈圆弧状过渡，电磁加速器沿走料通道的长度方向设置。

作为优化，所述送料部分包括送料管和控制阀，所述送料管为圆柱状，所述送料管的内部设有圆柱状的送料通道，所述送料通道的下端设置于走料通道的上侧，所述控制阀连接于送料管的中部。送料通道的延长线与走料通道的上部内壁相交。

作为优化，所述控制阀包括调节管、调节阀芯和伺服电机，所述调节管的长度方向与送料管的长度方向垂直设置，所述调节管贯通设置于送料管的中部，所述调节阀芯转动连接于调节管的内部，所述伺服电机的输出轴与所述调节阀芯的轴心方向固连。伺服电机用于驱动调节阀芯转动，调节阀芯的轴心所在外侧面用于对送料通道进行密封。

作为优化，所述调节阀芯为半圆柱状，所述调节阀芯与所述调节管同轴心设置，所述调节阀芯的外径与调节管的内壁和送料管的内壁贴合。

作为优化，所述送料管的上部连接有负压风机，负压风机与送料管之间的连接管内部设有过滤网。过滤网可由空气通过，并对金属粉末进行过滤。

本方案的有益效果是，激光熔覆送料装置，具有以下有益之处：

物料倾斜进入，将中心部分让给激光束，能够有效减少激光束的损失，降低能量损耗。

在激光发生器的下部设置导向部分，通过导向部分对激光束进行透过和导向，使激光束均分成竖直向下的一束和向两侧反射的激光束，通过多个激光束与金属粉末进行多次接触，提高激光束与金属粉末之间的接触效率，保障对金属粉末的熔融效果。

附图说明

附图1为本发明的轴侧示意图。

附图2为本发明下部轴侧示意图。

附图3为本发明主视示意图。

附图4为本发明附图3的A-A剖切结构示意图。

附图5为本发明右视示意图。

附图6为本发明附图5的B-B剖切结构示意图。

附图7为本发明第一导向镜组结构示意图。

其中，1、外壳，2、激光发生器，3、走料通道，4、导向架，5、激光导向空间，6、第二导向镜，7、第一透镜，8、第一反射镜，9、电磁加速器，10、送料管，11、调节管，12、调节阀芯，13、伺服电机，14、负压风机，15、金属粉末流动路径，16、激光束，17、上外壳，18、下外壳。

具体实施方式

如图1、4所示，激光熔覆送料装置，包括外壳1、激光发生部分和送料部分，所述激光发生部分设置于所述外壳1的上部，所述送料部分连接于外壳1的中部，所述外壳1的下部设有走料通道3，所述激光发生部分包括激光发生器2和导向部分，所述导向部分设置于激光发生器2与送料部分之间。激光发生器2、导向部分和走料通道3同轴心设置。

如图4所示，所述外壳1呈圆柱状，外壳1的底部为开口，所述外壳1的中部设有安装开口，所述导向部分设置于安装开口内部，所述走料通道3的下端设置于安装开口的下部。导向部分的长度大于外壳1的宽度，安装开口的设置使外壳1呈分离的上外壳17和下外壳18，上外壳17与下外壳18之间设有连接杆。

如图6所示，所述导向部分包括水平的导向架4，所述导向架4的轴心方向设有激光通道，所述激光通道设置于激光发生器2的正下方，所述导向架4的内部设有激光导向空间5，所述激光导向空间5的内部设有第一导向镜组和两个第二导向镜6，两个所述第二导向镜6分别设置于激光导向空间5长度方向的两端内侧。激光穿过激光通道到达第一导向镜组，经第一导向镜组反射后到达第二导向镜6，两个第二导向镜6对称设置。

如图6、7所示，所述第一导向镜组包括第一透镜7和两个第一反射镜8，两个第一反射镜8分别设置于第一透镜7的两个相对侧，第一反射镜8与第二导向镜6相对设置，所述第二导向镜6的镜面朝向走料通道3的中部倾斜。第一透镜7的宽度不小于激光束16宽度的一半，使不小于一半的激光束16穿过第一透镜7竖直向下，剩余激光束16均分为两束分别经两个第一反射镜8向第二导向镜6反射。

如图6所示，所述走料通道3的上部直径大于所述走料通道3的下部直径，所述走料通道3的上部与走料通道3的下部之间平滑收拢过渡，走料通道3外部的外壳1内部均匀分布有电磁加速器9。走料通道3的上部与走料通道3的下部之间呈圆弧状过渡，电磁加速器9沿走料通道3的长度方向设置。

如图4所示，所述送料部分包括送料管10和控制阀，所述送料管10为圆柱状，所述送料管10的内部设有圆柱状的送料通道，所述送料通道的下端设置于走料通道3的上侧，所述控制阀连接于送料管10的中部。送料通道的延长线与走料通道3的上部内壁相交。

如图1、4所示，所述控制阀包括调节管11、调节阀芯12和伺服电机13，所述调节管11的长度方向与送料管10的长度方向垂直设置，所述调节管11贯通设置于送料管10的中部，所述调节阀芯12转动连接于调节管11的内部，所述伺服电机13的输出轴与所述调节阀芯12的轴心方向固连。伺服电机13用于驱动调节阀芯12转动，调节阀芯12的轴心所在外侧面用于对送料通道进行密封。

如图1、4所示，所述调节阀芯12为半圆柱状，所述调节阀芯12与所述调节管11同轴心设置，所述调节阀芯12的外径与调节管11的内壁和送料管10的内壁贴合。

如图1、4所示，所述送料管10的上部连接有负压风机14，负压风机14与送料管10之间的连接管内部设有过滤网。过滤网可由空气通过，并对金属粉末进行过滤。

本方案还包括控制器，控制器的位置由工作人员作业时根据实际情况进行设置，所述的控制器用于控制本方案内的所用的用电器件，包括但不限于传感器、电动机、伸缩杆、水泵、电磁阀、电热丝、热泵、显示屏、电脑输入设备、开关按钮、通信设备、灯、喇叭和麦克风；所述的控制器为英特尔处理器、AMD处理器、PLC控制器、ARM处理器或者单片机，与之配套使用的还包括主板、内存条、储存介质和供电电源，所述的供电电源为市电或锂电池；当具备显示屏时，还具备显示卡；其他未提及的自动化控制和用电器件，均属于本领域技术人员所熟知的知识，在此不再赘述。

使用方法：

该装置在具体使用时，通过送料管10对金属粉末进行进料；

激光发生器2发出激光束16后，一部分激光束16经第一透镜7向下照射，另一部分激光束16经两个第一反射镜8和第二导向镜6反射后向走料通道3的上部照射；

金属粉末经送料通道送入到走料通道3内部，金属粉末的流动路径如图4所示，金属粉末经走料通道3的内壁反射后倾斜向下进入到走料通道3的下部；

如图4所示，金属粉末倾斜进入走料通道3时第一次与主激光束接触，初步熔融；金属粉末碰触走料通道3的内壁反弹后，再次与主激光束16接触，同时，从激光束照射在初步熔融的金属粉末上，进行多个角度的照射，实现物料的彻底熔融。

在金属粉末进行进料时，通过伺服电机13驱动调节阀芯12转动，调节阀芯12的平面转动至与送料通道垂直时，调节阀芯12对送料通道进行密封，对送料通道内部的金属粉末进行封堵，伺服电机13继续带动调节阀芯12转动，使送料通道内部开启，金属粉末经送料通道流入到走料通道3内部，能够有效防止送料通道内部金属粉末流动量不均匀的情况发生，保障金属熔覆面的均匀；

通过控制器控制负压风机14运转，负压风机14对金属粉末进行吸引，使金属粉末快速流入到送料通道内部；

根据激光熔覆速度的不同，通过控制器控制伺服电机13定期进行旋转，使金属粉末均匀、稳定的经送料通道流出，实现高效稳定的金属熔覆。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的激光熔覆送料装置且任何相应技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.激光熔覆送料装置，包括外壳、激光发生部分和送料部分，其特征在于：所述激光发生部分设置于所述外壳的上部，所述送料部分连接于外壳的中部，所述外壳的下部设有走料通道，所述激光发生部分包括激光发生器和导向部分，所述导向部分设置于激光发生器与送料部分之间，激光发生器、导向部分和走料通道同轴心设置；

所述导向部分包括水平的导向架，所述导向架的轴心方向设有激光通道，所述激光通道设置于激光发生器的正下方，所述导向架的内部设有激光导向空间，所述激光导向空间的内部设有第一导向镜组和两个第二导向镜，两个所述第二导向镜分别设置于激光导向空间长度方向的两端内侧，激光穿过激光通道到达第一导向镜组，经第一导向镜组反射后到达第二导向镜，两个第二导向镜对称设置；

所述第一导向镜组包括第一透镜和两个第一反射镜，两个第一反射镜分别设置于第一透镜的两个相对侧，第一反射镜与第二导向镜相对设置，所述第二导向镜的镜面朝向走料通道的中部倾斜；激光发生器产生的激光经第一导向镜组后，分散成一条竖直向下的主激光束和两条向两侧反射的从激光束，主激光束在竖直方向两次照射在倾斜向下进入的物料上，从激光束在主激光束第二次照射在物料时，共同照射在物料上，两次不同位置的激光照射使物料充分熔融；

所述走料通道的上部直径大于所述走料通道的下部直径，所述走料通道的上部与走料通道的下部之间平滑收拢过渡。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆送料装置，其特征在于：所述外壳呈圆柱状，外壳的底部为开口，所述外壳的中部设有安装开口，所述导向部分设置于安装开口内部，所述走料通道的下端设置于安装开口的下部。

3.根据权利要求1所述的激光熔覆送料装置，其特征在于：走料通道外部的外壳内部均匀分布有电磁加速器。

4.根据权利要求1所述的激光熔覆送料装置，其特征在于：所述送料部分包括送料管和控制阀，所述送料管为圆柱状，所述送料管的内部设有圆柱状的送料通道，所述送料通道的下端设置于走料通道的上侧，所述控制阀连接于送料管的中部。

5.根据权利要求4所述的激光熔覆送料装置，其特征在于：所述控制阀包括调节管、调节阀芯和伺服电机，所述调节管的长度方向与送料管的长度方向垂直设置，所述调节管贯通设置于送料管的中部，所述调节阀芯转动连接于调节管的内部，所述伺服电机的输出轴与所述调节阀芯的轴心方向固连。

6.根据权利要求5所述的激光熔覆送料装置，其特征在于：所述调节阀芯为半圆柱状，所述调节阀芯与所述调节管同轴心设置，所述调节阀芯的外径与调节管的内壁和送料管的内壁贴合。

7.根据权利要求6所述的激光熔覆送料装置，其特征在于：所述送料管的上部连接有负压风机，负压风机与送料管之间的连接管内部设有过滤网。