CN208121202U - 一种用于高速激光熔覆的环状共轴送粉装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的目的在于提供一种用于高速激光熔覆设备的环状共轴送粉装置，安装于激光熔覆头下方，激光束穿过送粉装置中心且与环状粉帘共轴，激光束在空中作用于环状粉帘使其熔化，并高速喷射到工件表面，其特征在于：1)环状共轴送粉装置为回转对称结构，主要由冷却套、粉体内套、粉体外套、粉末离散器等部分组成，激光束位于冷却套中心，经粉末离散器分配后的环状粉帘与激光束共轴。2)粉末离散器由一级离散器、二级离散器、锥体保持器组成，四个一级离散器均布在锥体保持器的上层，八个二级离散器均布在锥体保持器的下层。3)粉体内套的下端锥面均布设置十六个导流板，将流向不稳定的粉末导向后按设定方向流出并汇聚。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种环状共轴送粉装置，属于激光加工领域，应用于高速激光熔覆设备。采用环状共轴送粉装置，激光束在空中作用于环状粉帘使其熔化，并高速喷射到工件表面，高效地在工件表面形成厚度均匀的激光熔覆层。
背景技术
在激光熔覆加工领域，利用高能激光束熔化预置在零件表面或同步送到工件表面的金属粉末，使粉末与零件冶金结合，从而恢复零件的尺寸、增加改善零件的表面性能和快速制造异型零件的目的。我司从事激光熔覆设备已有近20年的历史，采用的激光器从横流二氧化碳激光器升级到直接半导体激光器，近几年又再次升级到光纤耦合半导体激光器。随着激光器技术的不但升级，加之激光熔覆技术绿色环保，激光熔覆技术得到发展及多行业应用。
在激光熔覆技术应用过程中，困扰企业的主要问题是激光熔覆表面不够平整，波峰波谷相差近0.5mm,导致熔覆层厚度过大，通常熔覆层厚度在1.5mm左右，相当于每平方米熔覆层需粉末15㎏，粉末成本偏高。特别是后续工序需要车削0.5mm的沟壑不平层面后才能进行磨削精加工，既造成合金粉末的巨大浪费，又增加了加工成本，折算每平方米成本约2300元，明显高于电镀工艺每平方米1500元的成本。另一方面是设备的生产效率，即使采用4kW的光纤耦合半导体激光器，熔覆效率为每小时0.3平方米，生产效率明显偏低。造成激光熔覆技术相比电镀技术处于成本劣势的主要原因是激光送粉技术。送粉技术从早期的重力式送粉升级到载气式送粉，送粉装置从旁轴送粉升级到四点式同轴送粉，均存在送粉量不够精准，粉末铺开不够均匀、送粉量小等缺点。
随着国家对环保的高度重视，业内迫切需要用绿色环保的激光熔覆技术替代高污染的传统电镀技术。为此，我司作为国内领先的激光熔覆装备制造商，特研制一种环状共轴送粉装置，应用于高速激光熔覆设备，精准输送环状粉帘，使粉末均匀聚焦，实现单层0.1-0.3mm精准输送，得到平整又厚度较薄的熔覆层，将熔覆层合金粉末消耗降至每平方米6㎏，熔覆效率提高到每小时5平方米，送粉效率由10-30g/min提高到5-150g/min,综合成本降至每平方米500元。环状共轴送粉装置的成功研制，将有力促进高速激光熔覆设备的快速发展，为建设绿色中国做出应有的贡献。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于高速激光熔覆设备的环状共轴送粉装置，安装于高速激光熔覆设备的激光熔覆头下方，激光束穿过送粉装置中心且与环状粉帘共轴，激光束在空中作用于环状粉帘使其熔化，并高速喷射到工件表面，在工件表面形成厚度均匀的冶金结合熔覆层，满足高效率低成本的高速激光熔覆工艺要求。本实用新型公开了一种用于高速激光熔覆设备的环状共轴送粉装置，其特征在于：1)环状共轴送粉装置为回转对称结构，主要由冷却套、粉体内套、粉体外套、粉末离散器等部分组成，冷却套为送粉装置提供冷却水循环水道，粉体外套是粉末离散器的定位保持零件，激光束位于冷却套中心，经粉末离散器均匀分配后的环状粉帘与激光束共轴。2)粉末离散器是形成环状粉帘的关键部件，由一级离散器、二级离散器、锥体保持器组成，四个一级离散器均布在锥体保持器的上层，八个二级离散器均布在锥体保持器的下层，逐层将粉末离散并形成环状粉帘。3)粉体内套的下端锥面均布设置十六个导流板，将流向不稳定的粉末导向后按设定方向流出并汇聚。4)粉体外套与粉体内套采用螺钉连接，方便拆开后对粉末离散器进行清理维护。
本实用新型将四点式送粉升级为环状送粉，大幅提高送粉质量，满足大粉量送粉要求，具有结构简单，安装维护方便等特点，实用性强，运行可靠性高，完全可以满足高速激光熔覆设备的使用要求。
下面结合该实用新型在“高速激光熔覆设备”上的应用对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1是本实用新型环状共轴送粉装置的安装结构图，其主要组成部分为：冷却套1、粉体内套2、管接头3、密封圈4、粉体外套5、粉末离散器6、激光束7、环状粉帘8。
图2是粉末离散器6的结构示意图，锥体保持器9的上层均布四个一级离散器10，锥体保持器9的,下层均布八个二级离散器11。
图3是粉体内套2的结构示意图，粉体内套2的下端锥面均布设置十六个导流板12。
具体实施方式
环状共轴送粉装置应用于高速激光熔覆设备的具体实施步骤如下：
原理及实施结构：在图1示意图中，环状共轴送粉装置的冷却套1与粉体内套2均采用紫铜材料制作，冷却套1与粉体内套2的上下端口采用焊接密封，形成密封循环水道，通循环冷却水对整个送粉装置进行冷却。粉体内套2上均布四路粉末入口，粉末来自高速激光熔覆设备的载气式送粉器。四路粉末在气体的作用下流向粉体内套2与粉体外套5间的离散空间，在粉末离散器6的作用下，经四个一级离散器10和八个二级离散器11将最初的四路粉末离散成环状均匀分布的粉帘，环状粉帘继续向下流动经粉体内套2的下端锥面均布的十六个导流板12导向，形成方向一致、聚焦性能良好环状粉体，在激光束8的作用下在空中快速熔化，并高速喷射到工件表面，在工件表面形成厚度均匀的冶金结合熔覆层。
本环状共轴送粉装置采用了二级离散技术，载气式送粉器采用了一级离散技术，这三级离散技术保证了环状粉末的均匀性，导流技术保证了粉末流动的方向性，大截面的离散空间保证了送粉效率的高效性。同时，通过对载气式送粉器的控制，也能实现微量送粉，熔覆层厚度实现0.05mm-2.0mm精确可控，满足高速激光熔覆不同应用的要求。特别是对较薄熔覆厚度0.05mm-0.30mm的控制，使绿色激光熔覆工艺替代传统电镀工艺成为现实。
Claims (3)
1.一种用于高速激光熔覆的环状共轴送粉装置，激光束在空中作用于环状粉帘使其熔化，并高速喷射到工件表面，其特征在于：环状共轴送粉装置为回转对称结构，主要由冷却套、粉体内套、粉体外套、粉末离散器等部分组成，激光束位于冷却套中心，经粉末离散器均匀分配后的环状粉帘与激光束共轴。
2.根据权利要求1所述的环状共轴送粉装置，其特征在于：粉末离散器由一级离散器、二级离散器、锥体保持器组成，四个一级离散器均布在锥体保持器的上层，八个二级离散器均布在锥体保持器的下层。
3.根据权利要求1所述的环状共轴送粉装置，其特征在于：粉体内套的下端锥面均布设置十六个导流板，将粉末导向后按设定方向流出并汇聚。
Priority Applications (1)
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| CN201820259544.3U CN208121202U (zh) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | 一种用于高速激光熔覆的环状共轴送粉装置 |
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| CN201820259544.3U CN208121202U (zh) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | 一种用于高速激光熔覆的环状共轴送粉装置 |
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Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113818019A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-21 | 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 | 一种合适大送粉量的超高速激光熔覆喷嘴与熔覆工艺 |
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2018
- 2018-02-23 CN CN201820259544.3U patent/CN208121202U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN113818019A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-21 | 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 | 一种合适大送粉量的超高速激光熔覆喷嘴与熔覆工艺 |
| CN113818019B (zh) * | 2021-09-22 | 2024-03-26 | 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 | 一种合适大送粉量的超高速激光熔覆喷嘴与熔覆工艺 |
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