CN204251713U - 一种金属零件激光沉积修复局部惰性气体保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种气体保护装置，具体讲是涉及一种金属零件激光沉积修复局部惰性气体保护装置，其属于激光加工技术领域，该局部惰性气体保护装置结构紧凑，性能稳定，满足试验安装的空间要求，设计制造成本低廉，简单实用；在同轴送粉喷嘴上端的运动执行机构立柱与钛合金零件待修复部位之间采用一种软性密封罩连接。至此，在零件与立柱之间形成一个局部密封的柔性气氛保护室，在这个软性密封罩上预留惰性气体的进气口、出气口及各种气体传感器的接口，以便检测密闭气氛室内各气体的含量，保证整个钛合金零件修复过程在一个比较纯净的惰性气体保护下进行，进而获得更好的激光修复效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种气体保护装置，具体讲是涉及一种金属零件激光沉积修复局部惰性气体保护装置，其属于激光加工技术领域。
背景技术
钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、耐热性高和良好的生物活性等特点，近年来被广泛应用于航空、航天、航海、汽车、冶金、化工、医学等领域。不过，钛合金本身所具有的高熔点、高熔融态活性以及大的变形抗力的特点使得钛合金从原材料到制备成形的成本都大大提高。另外，零件的加工过程中难免会出现一定的失误而导致半成品件或近终加零件的报废。而且，恶劣的零件服役环境也会导致零件的损伤，进而导致更大的经济损失。如果对零件整体进行报废或更换，不仅生产和更新周期较长，而且由于零件加工费用以及原材料费用昂贵，也会造成极大的浪费。如果对这些钛合金零件进行修复和再制造，不但可以降低损失，而且可以大大缩短生产周期，降低成本。
激光沉积修复技术可以实现对具有较复杂形状、一定深度制造缺陷、误加工损伤或服役损伤的零件的修复和再制造。激光沉积修复技术弥补了传统修复技术在修复件外形尺寸及组织性能控制所存在的不足，在钛合金零件的修复领域展示出巨大的前景。
在激光沉积修复过程中，钛合金在熔融状态的高活性和高温下的高氧化和氮化倾向，使得修复过程中的修复区和本体保护问题成为了制约钛合金零件激光沉积修复效率和修复件性能的重要因素。为了改善修复效果，提高修复质量，通常把钛合金零件放置在一个充满惰性气体的密闭气氛保护箱体中进行。为了实现这样的惰性气体环境，通常的做法是先利用真空泵将气氛保护室抽真空，然后再往里面充惰性保护气体。如此反复抽真空，充惰性保护气体几次后可以得到较为纯净的惰性气体环境。但是利用上述方法得到的气氛保护环境，不仅在前期设备的设计制造成本投入大，而且设备在使用过程中需要重复抽真空、充惰性气体从而达到降低氧气、氮气和水的含量的目的。然而，此方法对惰性气体的利用率不高，工作时间长，降低了激光修复效率。同时，密闭气氛保护箱体尺寸的大小限制了可修复零件尺寸的范围，因此此方法无法适应修复零件尺寸变化范围大的特点，从而降低了设备的利用率，增加了生产成本。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本实用新型的目的是要提供一种结构紧凑、成本低廉、性能稳定和操作方便的金属零件激光沉积修复局部惰性气体保护装置，特别是应用于钛合金零件修复的局部惰性气体保护装置。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：金属零件激光沉积修复局部惰性气体保护装置，其特征在于：所述局部惰性气装保护装置包括固定座密封环、环形密封件、软性密封罩、支撑骨架和气体检测传感器；固定座密封环与同轴送粉喷嘴上端运动执行机构的立柱连接形成密封，固定座密封环和环形密封件之间通过软性密封罩连接；所述环形密封件由轮廓相互平行的两条环形密封条构成，两条环形密封条之间设有抽真空孔，软性密封罩上设有第一气阀和第二气阀；所述软性密封罩上气体检测传感器接口；所述软性密封罩上设有支撑骨架。
所述环形密封件与待修复工件相接触，并通过抽真空孔抽取环形密封件与待修复工件中间的空气，环形密封件成为真空吸盘，利用真空负压原理完成环形密封件与待修复工件的快捷耦合形成密封。
如上所述的金属零件激光沉积修复局部惰性气体保护装置，其应用于激光沉积修复装置，激光沉积修复装置设置于局部惰性气体保护装置形成的气氛保护室中间；所述激光沉积修复装置包括激光器、聚焦镜、送粉器和同轴送粉喷嘴；激光器和聚焦镜平行设置，同轴送粉喷嘴设在聚焦镜的下端，送粉器与同轴送粉喷嘴连接，局部惰性气装保护装置的固定座密封环与同轴送粉喷嘴上端运动执行机构的立柱连接形成密封。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
(1)该局部惰性气体保护装置结构紧凑，性能稳定，满足试验安装的空间要求，设计制造成本低廉，简单实用；在同轴送粉喷嘴上端的运动执行机构立柱与钛合金零件待修复部位之间采用一种软性密封罩连接。至此，在零件与立柱之间形成一个局部密封的柔性气氛保护室，在这个软性密封罩上预留惰性气体的进气口、出气口及各种气体传感器的接口，以便检测密闭气氛室内各气体的含量，保证整个钛合金零件修复过程在一个比较纯净的惰性气体保护下进行，进而获得更好的激光修复效果。
(2)该局部惰性气体保护装置能够很好的适应待修复零件尺寸变化范围大、形状复杂多变的特点，扩大了激光沉积修复工艺的适用范围；同时提高修复过程中惰性气体的利用率，能很好的发挥惰性气体保护的效果，改善技术背景中提及的问题和缺陷。
附图说明
图1是本实用新型系统组成示意图；
图2是本实用新型满气状态下结构示意图；
图3是本实用新型的俯视图；
图4用于平板类零件的气氛保护室结构示意图；
图5用于圆柱类零件的气氛保护室结构示意图；
图6用于曲面类零件的气氛保护室结构示意图；
图中：1、聚焦镜，2、固定座密封环，3、第一气阀，4、软性密封罩，5、气体检测传感器接口，6、第二气阀，7、环形密封条，8、零件，9、抽真空孔，10、支撑骨架，11、送粉器，12、同轴送粉喷嘴，13、激光器。
具体实施方式
金属零件激光沉积修复局部惰性气体保护装置，其包括固定座密封环2、环形密封条7、软性密封罩4、支撑骨架10和气体检测传感器接口5组成；气氛保护室上部利用固定座密封环2与同轴送粉喷嘴12上端运动执行机构的立柱连接形成密封；气氛保护室下部用轮廓相互平行的两条环形密封条7沿零件8待修复部位圆周固定；固定座密封环2、环形密封条7之间采用软性密封罩5连接；两条环形密封条7之间设有抽真空孔9，软性密封罩5上设有第一气阀和第二气阀。
如上所述的金属零件激光沉积修复局部惰性气体保护装置，其应用于激光沉积修复装置，激光沉积修复装置设置于局部惰性气体保护装置形成的气氛保护室中；所述激光沉积修复装置包括激光器13，聚焦镜1，送粉器11，同轴送粉喷嘴12；激光器13和聚焦镜1平行设置，同轴送粉喷嘴12设在聚焦镜的下端，送粉器11与同轴送粉喷嘴12连接，局部保护气装置设的固定座密封环2与同轴送粉喷嘴12上端运动执行机构的立柱连接形成密封；环形密封件与待修复工件相接触，并通过抽真空孔抽取环形密封件与待修复工件中间的空气，环形密封件成为真空吸盘，利用真空负压原理完成环形密封件与待修复工件的快捷耦合形成密封。
本实用新型的工作过程为：在对待修复零件8进行修复之前，首先应对待修复部位进行规则化和清洗油污处理；其次打开支撑骨架10，安装两条轮廓相互平行的环形密封条7，打开真空泵K1和阀门K6通过抽真空孔9将环形密封条7和待修复零件8形成的腔体抽真空，进而对气氛保护室起到密封的作用；安装立柱固定座密封环2；局部气体保护装置安装完毕；其可对零件待修复区域形成一个局部气氛保护室，收起支撑骨架10，关闭氩气罐出气口阀门K2开启真空泵阀门K1抽取气氛保护室内的空气；上述操作完成后，开启氩气罐出气口阀门K2关闭真空泵阀门K1，对气氛保护室内充惰性保护气；同时打开氧、水气、氮含量测试表气体阀门K5，检测各成分的含量，根据各成分测试的含量对上述过程重复3～5次，使气氛保护室内的各气体成分含量满足激光修复的工作要求；若对氧、氮、水含量要求严格，打开气体净化系统K3，净化至要求含量；打开支撑骨架后便可进行激光沉积修复工作。
如图3所示：平板类零件类型是比较容易通过真空负压方式使待修复零件与气体保护装置紧密接合，此接合方式方便快捷有利于提高激光修复效率。
如图4所示：圆柱类零件类型比平板类零件与气体保护装置连接相对复杂一些，由于环形密封条7用特殊的密封材料制作，具有一定的收缩性和柔韧性，因此圆柱类零件直径变化不大的情况下环形密封条7完全可以起到密封作用。
如图5所示：气体保护装置能够适用曲率较小的零件，此类零件与气体保护装置耦合性较差，应在安装前与气体保护装置连接处进行打磨处理，有利于提高其耦合性。虽然环形密封条7具有一定的收缩性和柔韧性，但橡胶与曲面零件连接很难达到完全匹配，可通过提高抽气压力增加其接合力。
Claims (3)
1.一种金属零件激光沉积修复局部惰性气体保护装置，其特征在于：所述局部惰性气装保护装置包括固定座密封环、环形密封件、软性密封罩、支撑骨架和气体检测传感器；固定座密封环与同轴送粉喷嘴上端运动执行机构的立柱连接形成密封，固定座密封环和环形密封件之间通过软性密封罩连接；所述环形密封件由轮廓相互平行的两条环形密封条构成，两条环形密封条之间和软性密封罩上均设有抽真空孔；所述软性密封罩上设有惰性气体进口、惰性气体出口和气体检测传感器接口；所述软性密封罩上设有支撑骨架。
2.根据权利要求1所述的一种金属零件激光沉积修复局部惰性气体保护装置，其特征在于：所述环形密封件与待修复工件相接触，并通过抽真空孔抽取环形密封件与待修复工件中间的空气，环形密封件成为真空吸盘，利用真空负压原理完成环形密封件与待修复工件的快捷耦合形成密封。
3.如权利要求1所述的金属零件激光沉积修复局部惰性气体保护装置，其应用于激光沉积修复装置，激光沉积修复装置设置于局部惰性气体保护装置形成的气氛保护室中间；所述激光沉积修复装置包括激光器、聚焦镜、送粉器和同轴送粉喷嘴；激光器和聚焦镜平行设置，同轴送粉喷嘴设在聚焦镜的下端，送粉器与同轴送粉喷嘴连接，局部惰性气装保护装置的固定座密封环与同轴送粉喷嘴上端运动执行机构的立柱连接形成密封。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104313568A (zh) * | 2014-10-11 | 2015-01-28 | 沈阳航空航天大学 | 金属零件激光沉积修复局部惰性气体保护装置 |
| CN110977169A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-10 | 中国人民解放军陆军装甲兵学院 | 一种铝合金飞机蒙皮点蚀损伤的激光修复方法 |
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2014
- 2014-10-11 CN CN201420591679.1U patent/CN204251713U/zh not_active Expired - Fee Related
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