[實用新型]一種金屬增材制造氣體尾保護裝置

有效

• 申請號: 201720195169.6
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN207104093U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 岳巍;梅述文;姜勇;梁廷禹;盛洪超
• 申請（專利權）人: 南通金源智能技術有限公司
• 主分類號: B23K26/12
• 分類號: B23K26/12;B23K26/342
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司32234
• 代理人: 劉盼盼

技術領域

本實用新型涉及3D打印技術領域，特別涉及一種金屬增材制造氣體尾保護裝置。

背景技術

增材制造技術中的激光熔覆技術是一種高效、快速修復方法，在航空航天、兵器等領域得到了越來越廣泛的應用。激光熔覆的原理可以簡單的歸納為這樣的過程：首先是激光照射到待修復的區域，激光被材料吸收，材料吸收激光后產生物態變化，溶化形成熔池，同時，旁軸的送粉器內的金屬粉末進入到熔池中，溶化凝固，多次循環，最終實現了工件的修復。

在上述的激光增材制造過程中，熔池與空氣接觸反應形成脆性的金屬間化合物，極大的降低了接頭的力學性能，有些活性金屬例如鈦合金，從250°開始吸氧，從400°開始吸氫，從600°開始吸氮，焊縫組織受到氣體雜質污染后，導致組織脆化，接頭力學性能惡化。

目前通常采用尾罩的方式在激光作用區域形成惰性氣體保護環境，實現對熔覆金屬表面的保護，由于傳統尾罩由于其結構的局限性，有效保護面積范圍在50mm×20mm以內，而針對更大的保護范圍卻無能為力。

實用新型內容

實用新型目的：本實用新型的目的是為了解決現有技術中的不足，提供一種金屬增材制造氣體尾保護裝置，本實用新型通過在激光作用區域附件形成惰性氣體空間，實現惰性氣體保護面積范圍不小于300mm×50mm，比傳統的尾罩保護面積提高了15倍以上，有效的保障了焊縫表面成形形貌及接頭的力學性能。

技術方案：本實用新型所述的一種金屬增材制造氣體尾保護裝置，包括激光熔覆系統和惰性氣體供氣系統，激光熔覆系統包括激光熔覆頭，增材制造系統通過激光熔覆頭將激光光束照射到熔覆工件上以對熔覆工件進行增材制造；

還包括惰性氣體尾保護系統，其中，惰性氣體尾保護系統包括氣管轉接頭、氣體輸入銅管、氣流向上引導銅管和氣流向下輸出銅方盒；

惰性氣體供氣系統的輸氣通道、氣管轉接頭、氣體輸入銅管及氣流向上引導銅管依次連接；

氣體輸入銅管采用紫銅材料，長度范圍100-500mm，壁厚范圍0.8-1.2mm，外徑范圍8-10mm, 氣體輸入銅管穿過氣流向下輸出銅方盒304的上表面，且銅管中心線與氣流向下輸出銅方盒上表面中心線垂直，且銅管中心線與氣流向下輸出銅方盒上表面中心線的間距不大于5mm，氣體輸入銅管的末端插入氣流向上引導銅管，通過焊接實現氣體輸入銅管、氣流向下輸出銅方盒、氣流向上引導銅管三者間的連接，并且焊縫屬于密閉連接，不會出現漏氣等缺陷；

氣流向上引導銅管采用紫銅材料，長度范圍為200-300mm，壁厚范圍0.8-1.2mm，外徑范圍為10-12mm，兩端封閉，上端開有若干孔洞，氣流向上引導的孔洞直徑范圍為2-4mm，氣流向上引導銅管縱向孔洞的間距范圍為20-30mm，徑向上，氣流向上引導的孔洞間距偏角為60°，整個氣流向上引導銅管放置在氣流向下輸出銅方盒內，氣流向上引導銅管中心線與氣流向下輸出銅方盒中心線平行，且氣流向上引導銅管中心線與氣流向下輸出銅方盒中心線的間距不大于5mm；

氣流向下輸出銅方盒采用紫銅材料，長度范圍為200-300mm，寬度范圍為20-50mm，高度范圍為20-50mm，四周封閉，下端面開有若干孔洞，孔洞直徑范圍為0.8-1.2mm，氣流向下輸出銅方盒上的孔洞呈矩陣分布，氣流向下輸出銅方盒上的孔洞間距范圍為5-10mm；

惰性氣體供氣系統通過惰性氣體尾保護系統的氣流向下輸出銅方盒，激光作用區域噴射惰性氣體，在熔池上方形成惰性氣體保護區域避免熔覆熔池與空氣接觸，從而促進工件表面優質保護。

優選地，向下輸出氣流向下輸出銅方盒的底平面與熔覆工件上表面保持平行且垂直距離范圍為1-3mm；

優選地，惰性氣體為氬氣、氦氣、或者氬氣與氦氣的混合氣體；

優選地，激光光束與所述所述氣流向下輸出銅方盒304水平距離范圍為：1~4mm；所述輸氣通道的氣體的流速為10-50L/min。

與現有技術相比，本實用新型具有如下的有益效果：

本實用新型的氣體尾保護裝置通過噴射保護氣體在激光焊接作用區域形成局部惰性氣體環境，實現氣體保護面積范圍不小于300mm×50mm，比傳統的尾罩保護面積提高了15倍以上，有效的保障了熔覆表面成形形貌及接頭的力學性能。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例中的惰性氣體尾保護系統的結構示意圖；

圖2是氣流向上引導銅管徑向剖視圖；