[發(fā)明專利]一種利用助燃氣體在增加激光熔覆層高時避免開裂的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210309939.7
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102864452A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張翀昊;柳岸敏;黃佳欣;黃和芳;張祖洪
• 申請（專利權(quán)）人: 張家港市和昊激光科技有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B23K26/34
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛(wèi);李艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用助燃氣體在增加激光熔覆層高時避免開裂的方法，屬于激光熔覆領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在激光熔覆的工業(yè)應(yīng)用中，為了保證鍍層的厚度，以及為后期加工留出一定的余量，常常對熔覆層的高度有一定要求，即最小熔覆層高度的要求。

在實際生產(chǎn)中，為了提高熔覆層高度，常常采用加大激光輸入功率的方法，利用更多的能量輸入，使更多粉末被熔化在激光熔池中，待冷卻之后，熔覆層的高度自然增加。

然而，采取加大激光輸入功率的做法，會對熔覆層的質(zhì)量造成很大危害，這是由激光光束本身的特性造成的。以光纖激光為例，激光中心部分的能量密度遠遠高于周圍部分。因此，當在激光熔覆過程中加大激光功率，提高激光熔池的溫度時，熔池中央的溫度提升極大，是熔池其他部分溫升的數(shù)倍，過大的溫度差，將造成熔凝過程中的熱裂紋現(xiàn)象。熔覆層厚度雖然得到了提高，但是由于溫升不均勻，熔覆層中央交界部位產(chǎn)生了熱裂紋，破壞了熔覆層質(zhì)量，無法達到生產(chǎn)要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于激光熔覆的及冷卻功能一體化的同軸噴頭。

為了達到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種利用助燃氣體在增加激光熔覆層高時避免開裂的方法，激光熔覆中所采用的噴頭的氣體通道大于等于兩條，其中一條通道通入低壓保護氣體與低壓助燃氣體的混合氣體，助燃氣體占混合氣體總量的15～25%，其余通道通入高壓保護氣體，混合氣體和高壓保護氣體一同從噴頭中噴出。

優(yōu)選地，混合氣體與高壓保護氣體的體積比為1:3～1:5。

進一步地，混合氣體的氣壓為1.5～2個大氣壓，高壓保護氣體的氣壓為3～5個大氣壓。

更進一步地，助燃氣體為乙炔。

更進一步地，保護氣體為惰性氣體，優(yōu)選為氮氣。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明一種利用助燃氣體在增加激光熔覆層高時避免開裂的方法，通過在激光熔覆過程的保護氣體中摻入微量的助燃氣體，可提高粉末流場與熔覆工作場的溫度200℃～400℃，熔化更多粉末；同時，使激光熔池各部分溫升均勻，熔凝過程平緩，消除中央熱裂紋現(xiàn)象。不但熔覆層的厚度提高將近一倍，而且熔覆層結(jié)構(gòu)完好，無熱裂紋現(xiàn)象發(fā)生。且為安全考慮，助燃氣體的氣壓不易過大，因此將低壓氣體與高壓氣體相配合，既提高溫度，又保證安全。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明實施例一中噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本發(fā)明實施例二中噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：

1、噴頭；2、激光通道；3、粉末通道；4、第一氣體通道；5、第二氣體通道；6、激光束；7、待熔覆加工件；8、熔覆層；9、第一氣體入口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

實施例一

本實施例提供了一種利用助燃氣體在增加激光熔覆層高時避免開裂的方法，激光熔覆中所采用的噴頭的氣體通道大于等于兩條，其中一條通道通入低壓保護氣體與低壓助燃氣體的混合氣體，助燃氣體占混合氣體總量的15～25%，其余通道通入高壓保護氣體，混合氣體和高壓保護氣體一同從噴頭中噴出。

混合氣體與高壓保護氣體的體積比為1:3～1:5。混合氣體的氣壓為1.5～2個大氣壓，高壓保護氣體的氣壓為3～5個大氣壓。

本實施例中的助燃氣體采用乙炔，在實際應(yīng)用中也可采用其他可燃氣體。

保護氣體優(yōu)選使用氮氣，不建議用氦氣；使用氦氣的話，第一不經(jīng)濟，第二影響升溫效果。

一種用于上述的一種利用助燃氣體在增加激光熔覆層高時避免開裂的方法的噴頭，如附圖1所示，它具有開設(shè)在該噴頭1中央的激光通道2、開設(shè)在激光通道2周圍的一端與混合氣體添加裝置相連接另一端貫穿噴頭1底面的第一氣體通道4、開設(shè)在第一氣體通道4外圍的一端與粉末添加裝置相連接另一端貫穿噴頭1底面的粉末通道3、開設(shè)在粉末通道3外圍的一端與高壓保護氣體添加裝置相連接另一端貫穿噴頭1底面的第二氣體通道5。