[實用新型]一種YAG脈沖激光合金化專用送粉機構

有效

• 申請號: 201520542165.1
• 申請日: 2015-07-24
• 公開（公告）號: CN204874743U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 佟鑫;李福海;馬文有;陳興馳;周克崧;劉敏;代明江;鄧暢光
• 申請（專利權）人: 廣州有色金屬研究院
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 廣東世紀專利事務所 44216
• 代理人: 劉卉

技術領域

本實用新型涉及一種激光合金化的熔池送粉機構，具體是涉及一種YAG脈沖激光合金化專用送粉機構。

背景技術

激光合金化是利用高能密度的激光束快速加熱熔化特征，使基材表層和添加的合金元素熔化混合，從而形成以原基材為基的新的表面合金層。通常按合金元素的加入方式將其分成三大類，即預置式激光合金化、氣氛式激光合金化和送粉式激光合金化。預置式激光合金化就是把要添加的合金元素先置于基材合金化部位，然后再激光輻照熔化，預置式激光合金化適合于對表層合金成分均勻性要求不高、工件形狀簡單的厚層合金化。氣氛式激光合金化是將基材置于適當的氣氛中，使激光輻照的部位從氣氛中吸收碳、氮等并與之化合，氣氛式激光合金化一般適合于向基材置入非金屬元素，且工件尺寸不大的超薄合金化層。送粉式激光合金化就是采用送粉裝置將添加的合金粉末直接送入基材表面的激光熔池內，使添加合金元素和激光熔化同步完成，這種方法特別適合向基材表層注入金屬元素和陶瓷顆粒，且即使基材形狀復雜也不會影響合金化的效果。

實現送粉式激光合金化需要獨立的送粉裝置搭配激光器使用，目前國外先進的大功率激光器，例如功率2000W以上的光纖激光器、碟片激光器和半導體激光器都采用了同軸自動送粉裝置，但實際上這些裝置的參數都是與大功率、大面積激光熔敷工藝相匹配的。為了更好的配合激光合金化工藝，這些送粉裝置都需要進行改進。YAG脈沖激光器自問世以來，在模具、夾具、刀具的局部處理方面發揮了重要作用。近幾年，有關使用YAG脈沖激光器進行激光合金化的研究報道越來越多，其特點是功率小、光斑小、能量集中、熱輸入量小和投入成本低。目前，實驗室研究的YAG激光合金化技術多采用的是預置式激光合金化，因此需要設計一種YAG脈沖激光合金化專用的送粉機構，以適應送粉式YAG激光合金化光斑小和合金粉末顆粒細的使用特點。

發明內容

本實用新型的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種結構簡單可靠、使用效果好，能夠適應送粉式YAG激光合金化光斑小和合金粉末顆粒細的使用特點的YAG脈沖激光合金化專用送粉機構。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

本實用新型所述的YAG脈沖激光合金化專用送粉機構，其特點是包括氣載式送粉器、獨立冷卻水泵及其上按圓周同軸地設置有三條送粉通道的三路共軸送粉嘴，所述獨立冷卻水泵通過水管與三路共軸送粉嘴上設置的冷卻水通道相連通，所述三路共軸送粉嘴上的三條送粉通道通過送粉管與氣載式送粉器相連通，且經所述三條送粉通道噴出的激光合金化用粉末與YAG脈沖激光器發出的激光束一同匯聚于激光熔池的中心。

其中，上述氣載式送粉器包括二個儲粉筒、各儲粉筒內分別設置的一個攪拌器和一個粉槽及各儲粉筒底部分別設置的一臺電機，所述各電機的轉軸分別與其上部儲粉筒內的攪拌器及粉槽相連接，且各電機的轉速設定為0～6轉/分，所述粉槽位于攪拌器的下方且寬度為4mm，深度為1mm。

上述各送粉通道的入粉口直徑為2mm，出粉口直徑為1mm。

上述三路共軸送粉嘴上設置有升降器，通過調節升降器可使三路共軸送粉嘴的長度變化范圍為0～50mm。

上述三路共軸送粉嘴上設置有一個用于指示共軸送粉中心點的藍光指示器。

本實用新型由于采用了由氣載式送粉器、獨立冷卻水泵及三路共軸送粉嘴組成的送粉機構，不但結構簡單合理、便于裝配、整體成本低，而且通過三路共軸送粉嘴可以保證激光合金層的合金成分均勻分布，同時獨立冷卻水泵的設計既能夠防止送粉機構的冷卻水進入激光器內循環水路污染諧振腔，又能維持三路共軸送粉嘴的長時間穩定工作。此外，氣載式送粉器的淺窄形粉槽配合低轉速電機更適合YAG激光合金化2～7g/min的粉末輸送量，而且儲粉筒內安裝攪拌器更適合YAG激光合金化所用20μm以下的細粉顆粒。

下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體組裝結構示意圖。

圖2為本實用新型的氣載式送粉器結構示意圖。

圖3為本實用新型的三路共軸送粉嘴結構示意圖。

具體實施方式