CN2150214Y - 自重式激光熔覆送粉装置 - Google Patents

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曾晓雁
朱蓓蒂
陶曾毅
胡项
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Abstract

一种自重式激光熔覆送粉装置，其属于激光熔覆 送粉器类。该装置采用括板式送粉器调节粉末流量， 用支架升高括板式选粉器，靠重力驱动粉末流至激光 作用区。使用该装置可以获得激光熔覆时粉末利用 率高、粉末流量连续可调，流速稳定的显著效果。该 装置可用于熔覆不同种类的合金，且满足不同激光熔 覆工艺的要求。

Description

本发明属激光熔覆工艺装置类。
现有的激光熔覆主要有两种工艺方式：预置涂层法和同步送料法。其中，同步送料法就是在激光束照射基材表面的同时，将选定的合金送入激光熔池的方法。送入的合金可以是丝状，也可以是粉末状。由于粉末对CO2激光的吸收率高于丝状，因此人们研究的重点主要放在送粉器的研制上，先后制作了气体动力吹送式送粉器和自重式送粉器。
然而，已有的送粉器都存在明显的不足，就是粉末利用率较低，例如PB90－263609所介绍的气体动力送粉器的粉末利用率只有20％，其它的送粉器的粉末利用率最高不超过70％。
本实用新型的目的是研制一种粉末流量易于调控，粉末流速稳定，粉末利用率高且能满足不同激光熔覆工艺要求的激光熔覆送粉装置。
本实用新型的构成包括四部分（图一）：刮扳式送粉器（1）、支架（2）、输粉管道（3）、喷嘴（4）。其技术要点是：
1.采用括扳式送粉器控制粉末流量。刮扳式送粉器（1）的内部结构原理图为：由电机经蜗轮蜗杆带动平面转盘（5）转动，使储粉漏斗（6）中的粉末源源不断地流至平面转盘（5）上。当载有粉末的平面转盘（5）转至刮扳（8）处时，原与转盘同步运动的粉末受阻而在刮扳（8）处堆积，当堆积量达到一定值时，便沿转盘边缘持续落入漏斗（10）中，并形成稳定的粉末流。落入漏斗（10）中的合金粉末在重力及辅助气体（15）的作用下，经输粉管道（3）送至激光作用区（11），通过调节电机电压，或更换储粉漏斗（6）中的出粉嘴（9）的直径，或改变出粉嘴（9）与平面转盘（5）之间的间距，可以方便地调控粉末流量的大小。
2.采用支架（2）升高刮扳式送粉器（1），使粉末在重力驱动下，沿输粉管道（3）经喷嘴（4）至激光作用区（11）。
采用支架调整，升高刮扳式送粉器（1）的高度，达到不用或只用少量辅助气体（15），以重力为主要动力，将粉末送至激光作用区（11），就可以降低粉末运行速度，减小粉末于喷嘴（4）的发散角，从而获得高的粉末利用率。
3.喷嘴（4）的大小要与粉末流量相适应。过大直径的喷嘴，粉末易损耗，过小直径的喷嘴又易导至堵粉。一般喷嘴直径选在2～3mm为宜。
附图说明
图一为自重式激光熔覆送粉装置结构原理图。其中（1）刮扳式送粉器，（2）支架、（3）输粉管道、（4）喷嘴、（5）平面转盘、（6）储粉漏斗、（7）合金粉末、（8）刮扳、（9）出粉嘴、（10）漏斗、（11）激光作用区、（12）激光束、（13）导光筒、（14）工作台、（15）辅助气体
工作台边箭头所指方向为工作台运动方向。
实施例：为了考核该送粉器的粉末利用率高低，我们采用A3钢作为基材，WF150不锈钢合金粉（成分：Ni，29.7％wt；W，4.55％wt；Cr， 14.79％wt；Mo，0.99％wt；Si，1.1－2.4％wt；B，2.3－3.2％wt；余Fe）作为熔覆用粉。测定方法是：将准备好的标准试样在化学天平上（精密度0.1克）称重后，记下其原始重量Qi，用游标卡尺测量试样的长度L，测三次后取平均值。激光熔覆试验后，将试样在盛有洒精的器皿中用钢丝刷洗净，烘干后称重，记录此时的重量Qf，则试样的实际增重为△Qf＝Qf－Qi；由于选用的扫描速度Vs及粉末流量Vg均已知，则激光熔覆时试样的应增重量（即实际注入量）为△Gr＝（L／Vs）×Vg，因此，△Gf／△Gr即为粉末利用率。每个参数量重复三次后取平均值。粉末利用率的测试结果见表I。
表Ⅰ 粉末利用率测试结果
试样 Qi L P d Vs Vg Qf △Gf △Gf △Gf/△Gy
编号 (g) (mm) (kw (mm) (mm/sec) (g/min) (g) (g) (g) (%)
I 26.3 44.24 2 6 3.5 15.1 29.3 3.0 3.18 94.3
J 26.0 44.02 2 6 5.5 15.1 27.9 1.9 2.01 94.5
K 26.0 42.74 2 6 7.5 15.1 27.2 1.2 1.43 83.9
表I中，P为激光器输出功率，d为光斑直径，Vs为扫描速度。
由表I可知，本送粉器在给定激光工艺参数下粉末浪费极少，粉末利用率最高可达94％以上，从根本上克服了其它送粉器粉末浪费大的毛病。
该刮扳式送粉器在动态测量下，当送粉量大于5g／min时，每分钟波动值不大于2％；当送粉量小于5g／min时，每分钟波动值不大于±3％，适用于－60＋320目的合金粉末，可用于各种熔覆工艺，粉末流量为2－80g／min。

Claims (3)

1、一种由刮板式送粉器(1)、支架(2)、输粉管道(3)和喷嘴(4)组成的自重式激光熔覆送粉装置，其特征在于，在送粉器中有由蜗轮蜗杆带动转动的平面转盘，在所说的平面转盘上方有可使粉末源源不断地流到平面转盘上的储粉漏斗，在平面转盘的上面还有可阻止粉末运动而使粉末堆积的刮板。
2、根据权利要求1所述的送粉装置，其特征在于用支架升高刮板式送粉器，靠重力驱动粉末流至激光作用区。
3、根据权利要求1或2所述的送粉装置，其特征在于喷嘴直径选在2－3mm为宜。
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