CN208857364U - 一种预置激光熔覆保护气充盈装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种预置激光熔覆保护气充盈装置，包括一装夹喷头，该装夹喷头具有中央套筒和两层成辐射状气管，上层气管两侧开设有水平出气孔、下层气管上部开设有上行出气孔；所述上层气管和下层气管按圆周分区域，并通过区域管道、流量电动阀接保护气罐；所述装夹喷头借助中央套筒，锁固在激光熔覆头的悬臂或支架上，并能跟随激光熔覆头移动，始终保持装夹喷头投影覆盖在熔覆作业区上。本实用新型基于预置熔覆时，使用的氩气特性及熔覆原理，改进保护气输送路径，采用跟随式装夹喷头，能均匀和缓地将保护气扩散下沉至整个作业区域，而避免了对粉末的直吹。

Description

一种预置激光熔覆保护气充盈装置

技术领域：

本实用新型属于领域，特别涉及一种预置激光熔覆保护气充盈装置。

背景技术：

激光熔覆原理：激光熔覆利用高能密度的激光束使得添加熔覆材料与基体迅速熔合，从而实现基体表面性质的改良。根据材料添加方式不同分为预置法和同步送粉法两种。

同步送粉法：试验开始时，激光器发射激光，使激光光斑照射在基体上；保护气罐输送保护气到送粉器，输送粉末到送粉喷嘴，气体与粉末一同从送粉喷嘴喷射到基体上，与激光光斑汇聚于基体上，实现粉、光、气三者同轴，消除了光外送粉可能带来的方向性的问题。同时，保护气罐直接输送气体到送粉喷嘴，由送粉喷嘴喷射到基体上，起到减少熔池氧化、提高熔覆道质量以及表面光洁度的作用。

预置法：在激光熔覆处理前，先利用化学粘结、热喷涂等方法将粉末预先涂敷在基体材料表面，而后利用高能量激光束将预置层熔化并与基体之间形成冶金结合的涂层。该方法的优点是不受材料形态限制、工艺简单、操作方便。且在这个过程中，氩气只起到保护的作用，不起送粉的作用。

通常，同步法和预置法都是在同一台机器上进行试验，这样导致了一个问题，即预置熔覆时，保护气仍从送粉喷嘴中喷射，与激光束汇交于基体上，此时保护气不起输送粉末的作用，容易将已经预置粘结在基体上的预涂层吹散掉，造成预置时粉末乱溅，粉末浪费。

在预置法中，如何减轻保护气对涂层的损害，即成本发明研究的对象。

发明内容：

本实用新型的目的是发明一种在激光熔覆作业区形成一充盈保护气环境的预置激光熔覆保护气充盈装置；次要目的是借助氧传感器判断作业区保护气充盈状态。

本实用新型技术方案是这样实现的：一种预置激光熔覆保护气充盈装置，包括一装夹喷头；其特征在于：该装夹喷头具有中央套筒和两层成辐射状气管，上层气管两侧开设有水平出气孔、下层气管上部开设有上行出气孔；所述上层气管和下层气管按圆周分区域，并通过区域管道、流量电动阀接保护气罐；所述装夹喷头借助中央套筒，锁固在激光熔覆头的悬臂或支架上，并能跟随激光熔覆头移动，始终保持装夹喷头投影覆盖在熔覆作业区上。

所述装夹喷头上设置有四至十根上层气管和下层气管，且上、下层气管投影成重叠。

所述还包括一圆圈气罩，该圆圈气罩下沿设置有防漏气帘幕，依帘幕下摆垂触在工件表面，阻挡气流；所述圆圈气罩通过辐射杆吊装在装夹喷头或激光熔覆头的悬臂上，保持与装夹喷头同步移动。

所述在激光熔覆头前进方向的作业区边沿设置有一号传感器，前进方向前方气罩壁上方和下方设置有二号传感器和三号传感器；所述一号传感器锁固在装夹喷头或辐射杆上，二号传感器和三号传感器锁固在气罩壁上；所述一号、二号和三号传感器为氧传感器，传感器采集信号与plc控制器连接，plc控制器输出控制各区域流量电动阀动作。

本实用新型基于预置熔覆时，使用的氩气特性及熔覆原理，改进保护气的输送路径，采用跟随式装夹喷头，能均匀和缓地将保护气扩散下沉至整个作业区域，避免了对粉末的直吹；通过附加的圆圈气罩及氧传感器的设置，实时监测箱内气体含量，来调整保护气的输送量，减少了保护气的浪费，环境更友好。具有构思独特、设计合理、结构简单、不影响熔覆作业的特点。

附图说明：

下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明：

图1为预置激光熔覆保护气充盈装置示意图

图2为装夹喷头示意图

图3为预置激光熔覆保护气充盈装置原理示意图

其中

1—装夹喷头 11—中央套筒 12—上层气管 13—下层气管

14—水平出气孔 15—上行出气孔 16—区域管道 17—流量电动阀

18—保护气罐 2—圆圈气罩 21—帘幕 22—辐射杆

23—气罩壁 3—一号传感器 4—二号传感器 5—三号传感器

6—悬臂 7—plc控制器

具体实施方式：

参照图1、图2和图3，预置激光熔覆保护气充盈装置，包括一装夹喷头1，以及圆圈气罩2、一号传感器3、二号传感器4和三号传感器5。

装夹喷头1，具有中央套筒11和两层成辐射状气管，也即上层气管12和下层气管13，上层气管12两侧开设有水平出气孔14、下层气管13上部开设有上行出气孔15。进一步，装夹喷头1上设置有四至十根上层气管12和下层气管13，且上、下层气管12、13投影成重叠，这样下层气管的上行出气孔15能对着上层气管12底部吹，保护气形成左右扩散，与上层气管的水平出气孔14吹出气流交混均匀，并呈扩散性下沉，排开作业区域空间的氧气，使得含氧量降低至要求水平。

所述装夹喷头1借助中央套筒11，锁固在激光熔覆头的悬臂6或支架上，并能跟随激光熔覆头移动，始终保持装夹喷头1投影覆盖在熔覆作业区上，形成动态下沉保护气遮罩在作业区空间。

为了减少保护气泄漏，在装夹喷头1外围设置一圆圈气罩2，围合整个作业区域，保持该区域充盈保护气；而圆圈气罩2通过辐射杆22吊装在装夹喷头1或激光熔覆头的悬臂6上，保持与装夹喷头1同步移动。所述圆圈气罩2下沿设置有防漏气柔性帘幕21，依帘幕21下摆垂触在工件表面，阻挡气流；帘幕21如耐高温布蔓、密集纤维毛蔓等，既允许圆圈气罩2在工件表面行走作业，借助该帘幕21阻挡下沉保护气外泄，减少用气量，又可保持保护气充盈状态。

在激光熔覆头前进方向的作业区边沿设置有一号传感器3，实时感知作业区含氧量；前进方向前方气罩壁23上方和下方设置有二号传感器4和三号传感器5，借助二号传感器4和三号传感器5，感知作业空间保护气充盈率，以便实时调节出气量。一号传感器3锁固在装夹喷头1或辐射杆22上，二号传感器4和三号传感器5锁固在气罩壁23上；一号、二号和三号传感器3、4和5为氧传感器，检测各区域氧气含量，尤其作业区需低于标准。

参照图3，上层气管12和下层气管13按圆周分区域，并通过区域管道16、流量电动阀17接保护气罐18，可实现不同区域提供不同出气气量，如熔覆前进方向大气量，后方即为小气量。通过plc控制器7和传感器的配合，也即一号、二号和三号传感器3、4和5采集的信号，与plc控制器7连接，plc控制器7输出控制各区域流量电动阀17动作，可实现实时自动调节各区域的出气量，也即保持前进方向出气量，而后方区域逐渐减少。

上述装夹喷头上的中央套筒11，可以如图示理解为处于中心的套筒，也可以偏置，略靠后设计，使得熔覆前方分布有更多的出气孔。

Claims (4)

1.一种预置激光熔覆保护气充盈装置，包括一装夹喷头(1)；其特征在于：该装夹喷头(1)具有中央套筒(11)和两层成辐射状气管，上层气管(12)两侧开设有水平出气孔(14)、下层气管(13)上部开设有上行出气孔(15)；所述上层气管(12)和下层气管(13)按圆周分区域，并通过区域管道(16)、流量电动阀(17)接保护气罐(18)；所述装夹喷头(1)借助中央套筒(11)，锁固在激光熔覆头的悬臂(6)或支架上，并能跟随激光熔覆头移动，始终保持装夹喷头(1)投影覆盖在熔覆作业区上。

2.根据权利要求1所述的一种预置激光熔覆保护气充盈装置，其特征在于：装夹喷头(1)上设置有四至十根上层气管(12)和下层气管(13)，且上、下层气管投影成重叠。

3.根据权利要求1或2所述的一种预置激光熔覆保护气充盈装置，其特征在于：还包括一圆圈气罩(2)，该圆圈气罩(2)下沿设置有防漏气的帘幕(21)，帘幕(21)下摆垂触在工件表面，阻挡气流；所述圆圈气罩(2)通过辐射杆(22)吊装在装夹喷头(1)或激光熔覆头的悬臂(6)上，保持与装夹喷头(1)同步移动。

4.根据权利要求3所述的一种预置激光熔覆保护气充盈装置，其特征在于：在激光熔覆头前进方向的作业区边沿设置有一号传感器(3)，前进方向前方气罩壁(23)上方和下方设置有二号传感器(4)和三号传感器(5)；所述一号传感器(3)锁固在装夹喷头(1)或辐射杆(22)上，二号传感器(4)和三号传感器(5)锁固在气罩壁(23)上；所述一号、二号和三号传感器为氧传感器，传感器采集信号与plc控制器(7)连接，plc控制器(7)输出控制各区域流量电动阀(17)动作。