CN210261998U - 钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置，所述保护装置设置于激光工作头与钛合金齿轮工件之间；所述保护装置具体为一圆环柱；所述圆环柱具有第一环形底面及第二环形底面；所述第一环形底面面向所述钛合金齿轮工件，所述第二环形底面面向所述激光工作头；所述圆环柱上沿径向从内而外依次同轴设置有第一环形气流道、第二环形气流道、第三环形气流道。应用本技术方案可实现隔绝熔池与空气的接触，防止齿轮修复过程的氢化氧化。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空工件的领域，具体是指一种钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置。
背景技术
到2030年，我国航空发动机需求将达到近1万台，对轴承、齿轮、模具的需求巨大，但是国内产业链水平低，生产的航空钛合金齿轮摩擦磨损性能差，并且不能满足350至500℃高温服役环境要求。目前，钛合金齿轮主要来源于国外，造价昂贵，对于失效的钛合金齿轮，直接替换，不仅会增加成本，也会浪费时间。随着激光再制造技术的发展，零件的修复技术越来越成熟，对于零件的失效，为了节约成本，人们更倾向对其进行修复。目前，针对碳钢齿轮的修复已有成功的案例，但还没有针对钛合金齿轮的修复方案。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置，实现隔绝熔池与空气的接触，防止齿轮修复过程的氢化氧化。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置，所述保护装置设置于激光工作头与钛合金齿轮工件之间；所述保护装置具体为一圆环柱；所述圆环柱具有第一环形底面及第二环形底面；所述第一环形底面面向所述钛合金齿轮工件，所述第二环形底面面向所述激光工作头；所述圆环柱上沿径向从内而外依次同轴设置有第一环形气流道、第二环形气流道、第三环形气流道；
所述第一环形气流道的一端连通所述第一环形底面并与激光工作头的送粉气流平行，所述第一环形气流道远离所述第一环形底面的一端连通有多个第一进气口，所述第一进气口沿所述第一环形气流道周向均匀设置；
所述第二环形气流道的一端连通所述第一环形底面并垂直于所述钛合金齿轮工件的表面，所述第二环形气流道远离所述第一环形底面的一端连通有多个第二进气口，所述第二进气口沿所述第二环形气流道周向均匀设置；
所述第三环形气流道的一端连通所述第一环形底面并偏向所述钛合金齿轮工件的外侧设置，所述第三环形气流道远离所述第一环形底面的一端连通有多个第三进气口，所述第三进气口沿所述第三环形气流道周向均匀设置。
在一较佳的实施例中，所述第一环形气流道喷出的气流与所述钛合金齿轮工件间隔135°设置，所述第一环形气流道喷出的气流所形成的第一柱形气流罩在所述钛合金齿轮工件上覆盖熔池范围。
在一较佳的实施例中，所述第二环形气流通道喷出的气流所形成的第二柱形气流罩在所述钛合金齿轮工件上覆盖工件表面温度高于600℃的区域。
在一较佳的实施例中，所述第三环形气流通道喷出的气流与所述钛合金齿轮工件间隔85°设置，所述第三环形气流通道喷出的气流在所述熔池范围的外部形成第三柱形气流罩。
在一较佳的实施例中，所述第一进气口、第二进气口及第三进气口分别由所述第一环形气流道、第二环形气流道及第三环形气流道靠近所述第二环形底面的一端中的多个位置沿水平方向向外延伸至所述圆环柱外部形成。
在一较佳的实施例中，所述第二环形气流道靠近所述第一环形底面的一端具有第二出气口，所述第二出气口与所述钛合金齿轮工件垂直；所述第二进气口与第二出气口之间的第二环形气流道与所述第一环形气流道平行设置；所述第三环形气流道靠近所述第二环形底面的一端具有第三出气口，所述第三出气口偏向所述钛合金齿轮工件的外侧设置，所述第三进气口与第三出气口之间的第三环形气流道与所述第一环形气流道平行设置。
相较于现有技术，本实用新型的技术方案具备以下有益效果：
本实用新型提供了一种钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置，通过设置在内部的第一环形气流道与送粉气流平行来覆盖熔池范围，起到束粉作用。通过设置于中部的第二环形气流道与钛合金齿轮工件表面垂直来覆盖工件表面温度高于600℃的区域所形成的第二柱形气流罩用于隔绝空气。通过设置在外部的第三环形气流道，其形成的外侧气流偏向空气一侧，可以吹开熔池周围的空气，避免其与柱形气流罩进行气体交换。实现隔绝熔池与空气的接触，防止齿轮修复过程的氢化氧化。
与传统的静态保护相比，此动态保护装置成本低，要求的保护气量少；适合中型和大型钛合金齿轮现场修复。
附图说明
图1为本实用新型优选实施例中钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置的剖面图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
一种钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置，参考图1，所述保护装置1设置于激光工作头2与钛合金齿轮工件3之间；所述保护装置1具体为一圆环柱；所述圆环柱具有第一环形底面及第二环形底面；所述第一环形底面面向所述钛合金齿轮工件3，所述第二环形底面面向所述激光工作头2；所述圆环柱上沿径向从内而外依次同轴设置有第一环形气流道11、第二环形气流道12、第三环形气流道13。
具体来说，所述第一环形气流道11的一端连通所述第一环形底面并与激光工作头2的送粉气流平行，所述第一环形气流道11远离所述第一环形底面的一端连通有多个第一进气口111，所述第一进气口111沿所述第一环形气流道11周向均匀设置；所述第一环形气流道11喷出的气流与所述钛合金齿轮工件3间隔135°设置，所述第一环形气流道11喷出的气流所形成的第一柱形气流罩在所述钛合金齿轮工件3上覆盖熔池范围，起到束粉作用，第一环形气流道11的气流将粉末束缚在熔池范围内，提高粉末的利用率。
所述第二环形气流道12的一端连通所述第一环形底面并垂直于所述钛合金齿轮工件3的表面，所述第二环形气流道12远离所述第一环形底面的一端连通有多个第二进气口121，所述第二进气口121沿所述第二环形气流道12周向均匀设置；所述第二环形气流通道喷出的气流所形成的第二柱形气流罩在所述钛合金齿轮工件3上覆盖工件表面温度高于600℃的区域，隔绝空气。
所述第三环形气流道13的一端连通所述第一环形底面并偏向所述钛合金齿轮工件3的外侧设置，所述第三环形气流道13远离所述第一环形底面的一端连通有多个第三进气口131，所述第三进气口131沿所述第三环形气流道13周向均匀设置。所述第三环形气流通道喷出的气流与所述钛合金齿轮工件3间隔85°设置，所述第三环形气流通道喷出的气流在所述熔池范围的外部形成第三柱形气流罩。吹开熔池周围的空气，避免其与第三柱形气流罩进行气体交换。
在本实施例中，结构方面，通过Abaqus对钛合金激光熔覆过程进行温度场仿真，确定了温度高于600℃以上的区域直径为25mm，在此基础上确定了第一环形气流道11、第二环形气流道12及第三环形气流道13的位置。第一环形气流道11平行于送粉方向与工件表面夹角为135°，在工件上覆盖的直径为6mm，足够将熔池覆盖；第二环形气流道12的气流垂直于工件表面，在工件上覆盖的直径为25mm，将整个温度高于600℃的区域全覆盖，同时形成保护气流柱，隔绝空气；第三环形气流道13的气流与工件表面形成85°的夹角，在工件上覆盖的直径为30mm，同时将周围空气吹开，避免空气与中部气流柱进行气体交换。随行保护工作头与同轴送粉工作头配合使用。激光熔覆过程中，当温度高于600℃时，钛合金会快速氧化，造成齿面失效，因此对于温度高于600℃以上的区域需要进行动态保护。附图中虚线代表激光出粉气流，带箭头的才是环形气流。
在本实施例中，所述第一进气口111、第二进气口121及第三进气口131分别由所述第一环形气流道11、第二环形气流道12及第三环形气流道13靠近所述第二环形底面的一端中的多个位置沿水平方向向外延伸至所述圆环柱外部形成。具体来说，所述第二环形气流道12靠近所述第一环形底面的一端具有第二出气口122，所述第二出气口122与所述钛合金齿轮工件3垂直；所述第二进气口121与第二出气口122之间的第二环形气流道12与所述第一环形气流道11平行设置；所述第三环形气流道13靠近所述第二环形底面的一端具有第三出气口132，所述第三出气口132偏向所述钛合金齿轮工件3的外侧设置，所述第三进气口131与第三出气口132之间的第三环形气流道13与所述第一环形气流道11平行设置。
本实用新型提供了一种钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置1，通过设置在内部的第一环形气流道11与送粉气流平行来形成熔池范围，起到束粉作用。通过设置于中部的第二环形气流道12与钛合金齿轮工件3表面垂直来形成一个600℃以上的区域，所形成的第二柱形气流罩用于隔绝空气。通过设置在外部的第三环形气流道13，其形成的外侧气流偏向空气一侧，可以吹开熔池周围的空气，避免其与柱形气流罩进行气体交换。实现隔绝熔池与空气的接触，防止齿轮修复过程的氢化氧化。与传统的静态保护相比，此动态保护装置1成本低，要求的保护气量少；适合中型和大型钛合金齿轮现场修复。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均属于侵犯本实用新型保护范围的行为。
Claims (6)
1.一种钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置，其特征在于，所述保护装置设置于激光工作头与钛合金齿轮工件之间；所述保护装置具体为一圆环柱；所述圆环柱具有第一环形底面及第二环形底面；所述第一环形底面面向所述钛合金齿轮工件，所述第二环形底面面向所述激光工作头；所述圆环柱上沿径向从内而外依次同轴设置有第一环形气流道、第二环形气流道、第三环形气流道；
所述第一环形气流道的一端连通所述第一环形底面并与激光工作头的送粉气流平行，所述第一环形气流道远离所述第一环形底面的一端连通有多个第一进气口，所述第一进气口沿所述第一环形气流道周向均匀设置；
所述第二环形气流道的一端连通所述第一环形底面并垂直于所述钛合金齿轮工件的表面，所述第二环形气流道远离所述第一环形底面的一端连通有多个第二进气口，所述第二进气口沿所述第二环形气流道周向均匀设置；
所述第三环形气流道的一端连通所述第一环形底面并偏向所述钛合金齿轮工件的外侧设置，所述第三环形气流道远离所述第一环形底面的一端连通有多个第三进气口，所述第三进气口沿所述第三环形气流道周向均匀设置。
2.根据权利要求1所述的钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置，其特征在于，所述第一环形气流道喷出的气流与所述钛合金齿轮工件间隔135°设置，所述第一环形气流道喷出的气流所形成的第一柱形气流罩在所述钛合金齿轮工件上覆盖熔池范围。
3.根据权利要求1所述的钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置，其特征在于，所述第二环形气流通道喷出的气流所形成的第二柱形气流罩在所述钛合金齿轮工件上覆盖工件表面温度高于600℃的区域。
4.根据权利要求1所述的钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置，其特征在于，所述第三环形气流通道喷出的气流与所述钛合金齿轮工件间隔85°设置，所述第三环形气流通道喷出的气流在所述熔池范围的外部形成第三柱形气流罩。
5.根据权利要求1所述的钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置，其特征在于，所述第一进气口、第二进气口及第三进气口分别由所述第一环形气流道、第二环形气流道及第三环形气流道靠近所述第二环形底面的一端中的多个位置沿水平方向向外延伸至所述圆环柱外部形成。
6.根据权利要求1所述的钛合金齿轮激光熔覆再制造随行保护装置，其特征在于，所述第二环形气流道靠近所述第一环形底面的一端具有第二出气口，所述第二出气口与所述钛合金齿轮工件垂直；所述第二进气口与第二出气口之间的第二环形气流道与所述第一环形气流道平行设置；所述第三环形气流道靠近所述第二环形底面的一端具有第三出气口，所述第三出气口偏向所述钛合金齿轮工件的外侧设置，所述第三进气口与第三出气口之间的第三环形气流道与所述第一环形气流道平行设置。
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| CN114657553A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-06-24 | 江苏电子信息职业学院 | 一种钛合金表面改性用激光熔覆装置 |
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| CN114657553A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-06-24 | 江苏电子信息职业学院 | 一种钛合金表面改性用激光熔覆装置 |
| CN114657553B (zh) * | 2022-03-14 | 2023-09-15 | 江苏电子信息职业学院 | 一种钛合金表面改性用激光熔覆装置 |
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