CN204874743U - 一种yag脉冲激光合金化专用送粉机构 - Google Patents
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Abstract
一种YAG脉冲激光合金化专用送粉机构，包括气载式送粉器、独立冷却水泵及其上按圆周同轴地设置有三条送粉通道的三路共轴送粉嘴，所述独立冷却水泵通过水管与三路共轴送粉嘴上设置的冷却水通道相连通，所述三路共轴送粉嘴上的三条送粉通道通过送粉管与气载式送粉器相连通，且经所述三条送粉通道喷出的激光合金化用粉末与YAG脉冲激光器发出的激光束一同汇聚于激光熔池的中心。本实用新型不但结构简单合理、便于装配、整体成本低，而且通过三路共轴送粉嘴可以保证激光合金层的合金成分均匀分布，同时独立冷却水泵的设计既能够防止送粉机构的冷却水进入激光器内循环水路污染谐振腔，又能维持三路共轴送粉嘴的长时间稳定工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种激光合金化的熔池送粉机构，具体是涉及一种YAG脉冲激光合金化专用送粉机构。
背景技术
激光合金化是利用高能密度的激光束快速加热熔化特征，使基材表层和添加的合金元素熔化混合，从而形成以原基材为基的新的表面合金层。通常按合金元素的加入方式将其分成三大类，即预置式激光合金化、气氛式激光合金化和送粉式激光合金化。预置式激光合金化就是把要添加的合金元素先置于基材合金化部位，然后再激光辐照熔化，预置式激光合金化适合于对表层合金成分均匀性要求不高、工件形状简单的厚层合金化。气氛式激光合金化是将基材置于适当的气氛中，使激光辐照的部位从气氛中吸收碳、氮等并与之化合，气氛式激光合金化一般适合于向基材置入非金属元素，且工件尺寸不大的超薄合金化层。送粉式激光合金化就是采用送粉装置将添加的合金粉末直接送入基材表面的激光熔池内，使添加合金元素和激光熔化同步完成，这种方法特别适合向基材表层注入金属元素和陶瓷颗粒，且即使基材形状复杂也不会影响合金化的效果。
实现送粉式激光合金化需要独立的送粉装置搭配激光器使用，目前国外先进的大功率激光器，例如功率2000W以上的光纤激光器、碟片激光器和半导体激光器都采用了同轴自动送粉装置，但实际上这些装置的参数都是与大功率、大面积激光熔敷工艺相匹配的。为了更好的配合激光合金化工艺，这些送粉装置都需要进行改进。YAG脉冲激光器自问世以来，在模具、夹具、刀具的局部处理方面发挥了重要作用。近几年，有关使用YAG脉冲激光器进行激光合金化的研究报道越来越多，其特点是功率小、光斑小、能量集中、热输入量小和投入成本低。目前，实验室研究的YAG激光合金化技术多采用的是预置式激光合金化，因此需要设计一种YAG脉冲激光合金化专用的送粉机构，以适应送粉式YAG激光合金化光斑小和合金粉末颗粒细的使用特点。
发明内容
本实用新型的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种结构简单可靠、使用效果好，能够适应送粉式YAG激光合金化光斑小和合金粉末颗粒细的使用特点的YAG脉冲激光合金化专用送粉机构。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型所述的YAG脉冲激光合金化专用送粉机构，其特点是包括气载式送粉器、独立冷却水泵及其上按圆周同轴地设置有三条送粉通道的三路共轴送粉嘴，所述独立冷却水泵通过水管与三路共轴送粉嘴上设置的冷却水通道相连通，所述三路共轴送粉嘴上的三条送粉通道通过送粉管与气载式送粉器相连通，且经所述三条送粉通道喷出的激光合金化用粉末与YAG脉冲激光器发出的激光束一同汇聚于激光熔池的中心。
其中，上述气载式送粉器包括二个储粉筒、各储粉筒内分别设置的一个搅拌器和一个粉槽及各储粉筒底部分别设置的一台电机，所述各电机的转轴分别与其上部储粉筒内的搅拌器及粉槽相连接，且各电机的转速设定为0～6转/分，所述粉槽位于搅拌器的下方且宽度为4mm，深度为1mm。
上述各送粉通道的入粉口直径为2mm，出粉口直径为1mm。
上述三路共轴送粉嘴上设置有升降器，通过调节升降器可使三路共轴送粉嘴的长度变化范围为0～50mm。
上述三路共轴送粉嘴上设置有一个用于指示共轴送粉中心点的蓝光指示器。
本实用新型由于采用了由气载式送粉器、独立冷却水泵及三路共轴送粉嘴组成的送粉机构，不但结构简单合理、便于装配、整体成本低，而且通过三路共轴送粉嘴可以保证激光合金层的合金成分均匀分布，同时独立冷却水泵的设计既能够防止送粉机构的冷却水进入激光器内循环水路污染谐振腔，又能维持三路共轴送粉嘴的长时间稳定工作。此外，气载式送粉器的浅窄形粉槽配合低转速电机更适合YAG激光合金化2～7g/min的粉末输送量，而且储粉筒内安装搅拌器更适合YAG激光合金化所用20μm以下的细粉颗粒。
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
附图说明
图1为本实用新型的整体组装结构示意图。
图2为本实用新型的气载式送粉器结构示意图。
图3为本实用新型的三路共轴送粉嘴结构示意图。
具体实施方式
如图1-图3所示，本实用新型所述的YAG脉冲激光合金化专用送粉机构，包括气载式送粉器1、独立冷却水泵2及三路共轴送粉嘴3，其中三路共轴送粉嘴3的头部设置成上大下小的圆锥形结构，在三路共轴送粉嘴3的头部上按圆周同轴地设置有三条送粉通道11，各条送粉通道11分别由上往下、由外向内倾斜设置，且各送粉通道11的入粉口直径为2mm、出粉口直径为1mm，气载式送粉器1通过一条送粉管4将激光合金化用粉末送出，且该送粉管4经连通器6分成三路，每路送粉管4各与一条送粉通道11相连通，且经三条送粉通道11喷出的激光合金化用粉末与YAG脉冲激光器发出的激光束一同汇聚于激光熔池的中心，同时在三路共轴送粉嘴3的头部上还设置有环形的冷却水通道13，独立冷却水泵2通过水管5与环形的冷却水通道13相连通，该独立冷却水泵2的功率为500W、容积为9L。气载式送粉器1包括二个储粉筒7、各储粉筒7内分别设置的一个搅拌器8和一个粉槽9及各储粉筒7底部分别设置的一台电机10，各电机10的转轴分别与其上部储粉筒7内的搅拌器8及粉槽9相连接，且各电机10的转速设定为0～6转/分，粉槽9位于搅拌器8的下方且宽度为4mm、深度为1mm，二个储粉筒7是安装在一个箱体上，而二台电机10是安装在该箱体内，同时在箱体上开设有与送粉管4入口端相连接的接口。同时，在三路共轴送粉嘴3上还设置有升降器14，通过调节升降器14可使三路共轴送粉嘴3的长度变化范围为0～50mm，而且在三路共轴送粉嘴3上还设置有一个用于指示共轴送粉中心点的蓝光指示器12。
本实用新型使用时，先将烘干的激光合金化用粉末材料放入气载式送粉器1的储粉筒7中，然后开启气载式送粉器1的电源，调整电机10的转速为3转/分，电机10带动搅拌器8和粉槽9旋转，粉末经搅拌器8搅拌后落入粉槽9中，最后被保护气体氩气吹入送粉管4中，送粉管4在输送途中经连通器6被分成三路，相应的气载粉末也被分成三等份，送粉管4的三路出口分别与三条送粉通道11的快速接头连接，实现粉末向激光熔池的共轴输送，为保证焦距可调，三路共轴送粉嘴3的长度可通过旋转升降器14来调整，同时通过蓝光指示器12指示共轴送粉的中心点。由于激光加工过程中，反射的激光会被送粉嘴材料吸收导致送粉嘴温度急剧上升，因此在三路共轴送粉嘴3的头部制作了冷却水通道13，采用一个独立冷却水泵2通过水管5将冷却水注入冷却水通道13，可实现三路共轴送粉嘴3的冷却目的，进而维持其长时间稳定工作。
本实用新型是通过实施例来描述的，但并不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，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本实用新型权利要求限定的范围之内。
Claims (6)
1.一种YAG脉冲激光合金化专用送粉机构，其特征在于包括气载式送粉器（1）、独立冷却水泵（2）及其上按圆周同轴地设置有三条送粉通道（11）的三路共轴送粉嘴（3），所述独立冷却水泵（2）通过水管（5）与三路共轴送粉嘴（3）上设置的冷却水通道（13）相连通，所述三路共轴送粉嘴（3）上的三条送粉通道（11）通过送粉管（4）与气载式送粉器（1）相连通，且经所述三条送粉通道（11）喷出的激光合金化用粉末与YAG脉冲激光器发出的激光束一同汇聚于激光熔池的中心。
2.根据权利要求1所述的YAG脉冲激光合金化专用送粉机构，其特征在于上述气载式送粉器（1）包括二个储粉筒（7）、各储粉筒（7）内分别设置的一个搅拌器（8）和一个粉槽（9）及各储粉筒（7）底部分别设置的一台电机（10），所述各电机（10）的转轴分别与其上部储粉筒（7）内的搅拌器（8）及粉槽（9）相连接，且各电机（10）的转速设定为0～6转/分，所述粉槽（9）位于搅拌器（8）的下方且宽度为4mm，深度为1mm。
3.根据权利要求1所述的YAG脉冲激光合金化专用送粉机构，其特征在于上述各送粉通道（11）的入粉口直径为2mm，出粉口直径为1mm。
4.根据权利要求1所述的YAG脉冲激光合金化专用送粉机构，其特征在于上述三路共轴送粉嘴（3）上设置有升降器（14），通过调节升降器（14）可使三路共轴送粉嘴（3）的长度变化范围为0～50mm。
5.根据权利要求1所述的YAG脉冲激光合金化专用送粉机构，其特征在于上述三路共轴送粉嘴（3）上设置有一个用于指示共轴送粉中心点的蓝光指示器（12）。
6.根据权利要求1所述的YAG脉冲激光合金化专用送粉机构，其特征在于上述独立冷却水泵（2）的功率为500W，容积为9L。
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