CN201900382U - 一种用于激光加工的气体保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于激光加工的气体保护装置，包括上、下气罩和中心连接罩，两气罩和中心连接罩均为上下方向中通的罩体且其上设有供保护气体进入的进气孔，上、下气罩均由两薄壁锥形套之间留有间隙地相叠组成，两锥形套之间的间隙形成供气体通过的气道且其端面的间隙形成供气体喷出的喷嘴，上气罩安装在激光头的下部，从而形成了上中下三个气路，通过先开中间气路排出中间空气后打开上下气路，使上下形成连续的气流罩，保持空气不进入中心连接罩且向下的气流持续吹到激光加工位置保护加工工件避免氧化，而且两锥形套可调节，从而可方便调节气罩的间隙，达到精确控制气流量大小的目的，能有效确保激光加工质量，可应用于各种激光加工装置上。

Description

一种用于激光加工的气体保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种气体保护装置，具体是一种用于激光加工的气体保护装置。

背景技术

大功率激光加工设备在对工件进行熔凝淬火、熔覆、合金化等表面处理时，激光束将材料急剧加热到熔化状态，冷却后形成特殊性能的表面层，这个过程中虽然加热的时间比传统工艺（火焰、等离子弧等）短，但温度高，在空气中不可避免地会造成氧化，不仅影响表面激光处理层的表面成型，而且会造成气孔、氧化、夹杂，影响内部组织和性能。

为解决这个问题，通常在激光加工时常采用Ar气来保护激光熔池：低功率激光采用透射式聚焦镜，用Ar气作为聚焦镜的保护气体，同时能够起到保护熔池的作用；但大功率激光器不能采用透射式聚焦，只能采用反射式聚焦，这样一来由于光路不能封闭而不能采用常用的气体保护形式，因此常采用侧向吹气来保护，即用铜管从激光束的旁边将Ar气吹入熔池区域进行保护，在使用过程中，存在的问题是：如果铜管太细则保护区域太小，使用时反倒更容易将空气卷入熔池而起不到保护的作用，若采用足够粗的铜管，增加保护面积，则需要极大的气体流量，造成很大的浪费。

发明内容

针对上述现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单、安装方便、使用成本低、确保激光加工质量的气体保护装置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种用于激光加工的气体保护装置，其特点是包括上气罩、下气罩和位置中间分别与上、下气罩连接的中心连接罩，所述上、下气罩和中心连接罩均为上下方向中通的罩体且其上设有供保护气体进入的进气孔，其中上、下气罩均由两薄壁锥形套之间留有间隙地相叠组成，所述两锥形套之间的间隙形成供保护气体通过的气道且其端面的间隙形成供保护气体喷出的喷嘴，所述上气罩安装在激光头的下部。

其中，上述上气罩和/或下气罩的两锥形套与中心连接罩可上下调节地连接，通过两锥形套的上下调节可改变上述喷嘴的大小。上述可上下调节的连接可以是通过各种方式的连接实现，为了更方便调节，上述上气罩和/或下气罩的两锥形套以螺纹形式连接于中心连接罩上，通过调节螺纹旋接的深浅实现改变上述喷嘴的大小。

为了配合连接，上述中心连接罩的两端均设有两个直径不等的外螺纹管，上述锥形套的内壁对应设有与所述外螺纹管的螺纹旋接的内螺纹，其中上气罩/下气罩的内锥形套与上述中心连接罩上端/下端的小直径外螺纹管相旋接，外锥形套与上述中心连接罩上端/下端的大直径外螺纹管相旋接，通过内锥形套与外锥形套相对中心连接罩的旋入深度的不同而实现两锥形套的锥面之间形成的喷嘴大小的调节。

为了方便保护罩的安装和拆卸，上气罩的外锥形套的外壁设有外螺纹，上述激光头的内壁设有内螺纹，通过两者相旋接而实现上气罩与激光头连接成一体。

为了达到较好的工作环境，上述上气罩/下气罩的两锥形套的锥面之间距离为0.1～1mm，上述上气罩的锥形夹角为90°～120°，下气罩的锥形夹角为60°～90°。另外为了保证进气均匀且能达到更好的保护外界空气混入的作用，上述上气罩/下气罩的进气孔均设置在外锥形套上，上述上气罩/下气罩/中心连接罩上的进气孔共设有四个且均布于所在的圆壁上。

本实用新型由于采用了将中心连接罩及均由两薄壁锥形套相叠组成的上气罩和下气罩配合使用的结构，在中心连接罩和上下气罩上开有进气孔且两锥形套相叠后两锥面之间的间隙形成供保护气体喷出的喷嘴，从而形成了上中下三个气路，通过先开中间气路排出该保护罩内的空气后打开上下气路，使上下形成连续的气流罩，保证空气不会进入中心连接罩且向下的气流持续吹到激光加工位置，故可防止空气从上部进入中心连接罩，有效保护激光加工位置避免氧化，提供激光的处理质量；又由于两锥形套可上下调节的安装在中心连接罩上，因此可方便调节两锥形套的锥面之间的喷嘴的间隙，从而达到精确控制气流量大小的目的，而且安装方便；又由于该保护罩通过上气罩与激光头螺纹连接，其安装方便，另外整个保护罩与激光头是同轴安装的，因此占用空间小，聚焦的光束从保护罩中心穿过而不会影响激光加工质量。综上所述，本实用新型所述的用于激光加工的气体保护装置结构简单、安装方便，不仅使用成本低，而且能有效确保激光加工质量，可广泛应用于各种激光加工装置上。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图。

图2是本实用新型的剖视结构示意图。

图3是本实用新型的分解结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，该实用新型描述的一种用于激光加工的气体保护装置，包括上气罩1、下气罩3和位置中间分别与上、下气罩1、3连接的中心连接罩2，所述上、下气罩1、3和中心连接罩2均为上下方向中通的罩体且其上设有供保护气体进入的进气孔5，其中上、下气罩1、3均由两薄壁锥形套6之间留有间隙地相叠组成，所述两锥形套6之间的间隙形成供保护气体通过的气道且其端面的间隙形成供保护气体喷出的喷嘴61，所述上气罩1安装在激光头4的下部。从而形成了上中下三个气路，通过先开中间气路排出该保护罩内的空气后打开上下气路，使上下形成连续的气流罩，保持空气不会进入中心连接罩2且向下的气流持续吹到激光加工位置，故可防止空气从上部进入中心连接罩2，有效保护激光加工位置避免氧化，提供激光的处理质量。

该实施例的中心连接罩2大体成圆筒状，它两端均延设有两层大小不等的外螺纹管21，最外端的外螺纹管21直径最小，中间的外螺纹管21直径大于最外的外螺纹管21而小于中心连接罩2的直径，三者形成阶梯状。其中，上气罩1由一个内锥形套6A和一个外锥形6B套组成，内锥形套6A的内径与中心连接罩2上端最外端的外螺纹管21的外径相同，外锥形套6B的内径与中心连接罩2上端中间的外螺纹管21的外径相同，这两个锥形套6的锥面夹角相同且大小最好在90°～120°之间，在锥形套6的圆筒端的内壁设有内螺纹62，通过该内螺纹62与中心连接罩2上的外螺纹管21的外螺纹相旋接而实现将两者连接成一体，安装到中心连接罩2上后内锥形套6A与外锥形套6B的两锥面之间的间隙可根据两锥形套6旋接到中心连接罩2的深度的不同而改变；下气罩3同样也由一个内锥形套6A和一个外锥形套6B组成，内锥形套6A的内径与中心连接罩2下端最外端的外螺纹管21的外径相同，外锥形套6B的内径与中心连接罩2下端中间的外螺纹管21的外径相同，这两个锥形套6的锥面夹角相同且大小最好在60°～90°之间，同样通过螺纹旋接而连接成一体，同样通过改变两锥形套6旋接到中心连接罩2的深度而改变两锥面之间的间隙。因此可根据需要调节两锥面的间隙即喷嘴61的大小，从而可控制保护其流量的大小，经多次试样得出最好的喷嘴61宽度为0.1～1mm。

如图3所示，在中心连接罩2的圆壁上对称设有四个贯穿圆壁的进气孔5，而上、下气罩1、3的进气孔5也同样对称设有四个，上、下气罩1、3的四个进气孔5开设在外锥形套6B的圆壁上，使用时这些进气孔5均上可通入气体的管道。该实施例的上气罩1的外锥形套6B的外壁设有外螺纹63，而在激光头4的内壁设有内螺纹41，如图2所示，通过两者相旋接而实现上气罩1与激光头4连接，从而将整个保护罩固定在激光头4上，如此安装的保护罩与激光头4同轴，且在反射聚焦镜下焦距的范围之内，聚焦的光束从其中心穿过，激光束和工件都接触不到保护装置，而且保护罩能够跟随激光束同步移动，不仅不影响激光加工且能有效利用空间，减少空间占用。

准备工作时，先向中心连接罩2的进气孔5通入Ar气，大概1分钟左右，待排出中心连接罩2中的空气后，给上、下气罩1、3的进气口5通入Ar气，气体从喷嘴61处喷出在上、下各形成连续的气流罩，保持两端的空气不进入中心连接罩2，此时可关闭中心连接罩2进气口5的Ar气，以节约气体；正常工作时，上气罩1的气流可保证空气不从上部进入中心连接罩2，下气罩3的气流保证空气不从下部进入中心连接罩2，而且下气罩3同时持续吹到激光熔池区域从而起到保护激光加工工件的作用，因此能达到以最少量的Ar气，保护激光加工过程加工点避免氧化，提高激光的处理质量。

尽管本实用新型是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本实用新型构成限制。参照本实用新型的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种用于激光加工的气体保护装置，其特征在于包括上气罩（1）、下气罩（3）和位置中间分别与上、下气罩（1、3）连接的中心连接罩（2），所述上、下气罩（1、3）和中心连接罩（2）均为上下方向中通的罩体且其上设有供保护气体进入的进气孔（5），其中上、下气罩（1、3）均由两薄壁锥形套（6）之间留有间隙地相叠组成，所述两锥形套（6）之间的间隙形成供保护气体通过的气道且其端面的间隙形成供保护气体喷出的喷嘴（61），所述上气罩（1）安装在激光头（4）的下部。

2.根据权利要求1所述的用于激光加工的气体保护装置，其特征在于上述上气罩（1）和/或下气罩（3）的两锥形套（6）与中心连接罩（2）可上下调节的连接，通过两锥形套（6）的上下调节可改变上述喷嘴（61）的大小。

3.根据权利要求2所述的用于激光加工的气体保护装置，其特征在于上述上气罩（1）和/或下气罩（3）的两锥形套（6）以螺纹形式连接于中心连接罩（2）上，通过调节螺纹旋接的深浅实现改变上述喷嘴（61）的大小。

4.根据权利要求3所述的用于激光加工的气体保护装置，其特征在于上述中心连接罩（2）的上下两端均设有两个直径不等的外螺纹管（21），上述锥形套（6）的内壁对应设有与所述外螺纹管（21）的螺纹旋接的内螺纹（62）。

5.根据权利要求4所述的用于激光加工的气体保护装置，其特征在于上述上气罩（1）/下气罩（3）的内锥形套（6A）与上述中心连接罩（2）上端/下端的小直径外螺纹管（21）相旋接，外锥形套（6B）与上述中心连接罩（2）上端/下端的大直径外螺纹管（21）相旋接，通过内锥形套（6A）与外锥形套（6B）相对中心连接罩（2）的旋入深度的不同而实现两锥形套（6）的锥面之间形成的喷嘴（61）大小可调节。

6.根据权利要求1所述的用于激光加工的气体保护装置，其特征在于上述上气罩（1）的外锥形套（6B）的外壁设有外螺纹（63），上述激光头（4）的内壁设有内螺纹（41），通过两者相旋接而实现上气罩（1）与激光头（4）连接成一体。

7.根据权利要求1所述的用于激光加工的气体保护装置，其特征在于上述上气罩（1）/下气罩（3）的两锥形套（6）的锥面之间距离为0.1～1mm。

8.根据权利要求1所述的用于激光加工的气体保护装置，其特征在于上述上气罩（1）的锥形夹角为90°～120°。

9.根据权利要求1所述的用于激光加工的气体保护装置，其特征在于上述下气罩（3）的锥形夹角为60°～90°。

10.根据权利要求1所述的用于激光加工的气体保护装置，其特征在于上述上气罩（1）/下气罩（3）的进气孔（5）均设置在外锥形套（6B）上，上述上气罩（1）/下气罩（3）/中心连接罩（2）上的进气孔（5）共设有四个且均布于所在的圆壁上。

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