[發(fā)明專利]一種裝配式三層氣流隨行保護激光熔覆工作頭

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110394067.8
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113061888A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顏丙功;朱亮;呂培杰;靳玲;江開勇
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B33Y80/00
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;張迪

本發(fā)明提供了一種裝配式三層氣流隨行保護激光熔覆工作頭，包括：通光件、送粉件，同軸嵌套設(shè)置在送粉件側(cè)壁外的內(nèi)層保護氣罩，中層保護氣罩，外層保護氣罩，同軸設(shè)置在通光件端部的鏡筒連接件；送粉件套設(shè)在通光件側(cè)壁外；鏡筒連接件設(shè)置有第一循環(huán)冷卻水流道，用于給通光件散熱；送粉件設(shè)置有與出粉口連通的入粉口，以及第二循環(huán)冷水卻流道，第二循環(huán)冷卻水流道流經(jīng)通光件的側(cè)壁，用于給送粉件和通光件散熱；鏡筒連接件和通光件對應(yīng)設(shè)置有鏡筒保護氣道，用于向通光件內(nèi)吹入氣體，以防止粉末進入鏡筒內(nèi)部。上述的激光熔覆工作頭，在對有色金屬進行激光熔覆成形過程中可以有效保護熔覆層的高溫區(qū)，降低熔覆層與氧氣接觸，提高熔覆層的表面質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光加工領(lǐng)域，尤其涉及激光熔覆。

背景技術(shù)

在對有色金屬進行激光熔覆成形過程中，由于熔覆條件需要使有色金屬變?yōu)槿廴跔顟B(tài)才可以和基體結(jié)合獲得較好的冶金效果，固在熔覆過程中需要較高的溫度，但是在大氣環(huán)境下進行激光熔覆不可避免的在熔覆層表面出現(xiàn)熔覆層的高溫氧化行為。在激光熔覆成形過程中，熔覆層的堆積時，每層熔覆層表面的氧化層將會影響激光熔覆成形質(zhì)量，如在熔覆層表面的氧化層與下一層熔覆層相結(jié)合時，熔覆溫度的不斷積累將會使得熔覆層和氧化層連接處出現(xiàn)裂紋，從而降低成形件的結(jié)合強度。隨著激光熔覆成形的不斷進行，熔覆層的溫度不斷積累導致熔覆層表面氧化行為不斷增加，在熔覆層表面形成疏松多孔的氧化層，從而促使空氣中的氧元素不斷進入熔覆層，導致熔覆層氧元素含量過高，從而降低熔覆層的性能。

在激光熔覆過程中氧化物金屬主要是未脫落氧化皮與富氧層結(jié)合緊密，表明其有極強的黏附力,在實際生產(chǎn)過程中難以通過機械方式去除。在氧化皮及富氧層中均發(fā)現(xiàn)裂紋存在，裂紋可以從未脫落氧化皮擴展到富氧層中，也可在富氧層中單獨出現(xiàn)。在加熱過程中形成的這種脆性富氧層與金屬基體結(jié)合緊密，可能會在后續(xù)的熱加工過程使加工材出現(xiàn)表面裂紋,嚴重影響表面質(zhì)量并降低材料的收得率。

目前傳統(tǒng)的激光熔覆過程的保護主要是，將激光熔覆過程放入惰性氣體的環(huán)境中，這樣可以隔絕空氣中的氧氣可以避免熔覆過程中熔覆層的氧化行為，但是設(shè)計一款密閉的空腔并且通入惰性氣體，首先密閉的空腔設(shè)計成本較高，且設(shè)計難度；通入惰性氣體隔絕空氣對惰性氣體的使用量較大。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述所產(chǎn)生的問題，本發(fā)明提供了一種裝配式三層氣流隨行保護激光熔覆工作頭，在對有色金屬進行激光熔覆成形過程中可以有效保護熔覆層的高溫區(qū)，從而降低高溫區(qū)的熔覆層與氧氣接觸，從而降低熔覆層氧化行為提高熔覆層的表面質(zhì)量，更好的使用與激光熔覆成形。

為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種裝配式三層氣流隨行保護激光熔覆工作頭，包括：通光件、送粉件，同軸嵌套設(shè)置在送粉件側(cè)壁外的內(nèi)層保護氣罩，中層保護氣罩，外層保護氣罩，同軸設(shè)置在通光件端部的鏡筒連接件；所述送粉件套設(shè)在通光件側(cè)壁外；

所述鏡筒連接件設(shè)置有第一循環(huán)冷卻水流道，用于給通光件散熱；所述送粉件設(shè)置有與所述出粉口連通的入粉口，以及第二循環(huán)冷水卻流道，所述第二循環(huán)冷卻水流道流經(jīng)通光件的側(cè)壁，用于給送粉件和通光件散熱；

所述鏡筒連接件和通光件對應(yīng)設(shè)置有鏡筒保護氣道，用于向通光件內(nèi)吹入氣體，以防止粉末進入鏡筒內(nèi)部。

在一較佳實施例中：所述通光件的側(cè)壁沿著徑向向外延伸形成第一限位塊，所述鏡筒連接件的端面沿著徑向向內(nèi)延伸形成第一限位配合塊；所述限位塊和限位配合塊沿著通光件插入鏡筒連接件的方向限位配合；

所述鏡筒連接件的內(nèi)壁在第一限位配合塊的上方沿著徑向向內(nèi)延伸形成第二限位配合塊；通光件壓塊一部分插入所述通光件的端面，另一部分沿著徑向向外延伸形成第二限位塊，所述第二限位塊與第二限位配合塊逆著通光件插入鏡筒連接件的方向限位配合。

在一較佳實施例中：所述通光件的側(cè)壁沿著徑向向外延伸形成一圈凸臺，所述凸臺和送粉件通過四個沉頭螺栓固定；并且所述通光件與送粉件之間設(shè)置有上密封圈和下密封圈；所述上密封圈和下密封圈之間形成所述第二循環(huán)冷水卻流道的水冷腔體。