[發明專利]一種能夠使焊絲與粉料同步送入的送粉頭和3D打印裝置

有效

• 申請號: 202110628363.X
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113351887B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 胡溢洋;米高陽;王春明;薊思益
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B22F12/55
• 分類號: B22F12/55;B33Y30/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王富強

本發明公開了一種能夠使焊絲與粉料同步送入的送粉頭，送粉頭中穿設有焊絲，焊絲一端伸出送粉頭的出料端，送粉頭的出料端設置有送粉孔，送粉頭上通過進氣口連接有保護氣的氣源，氣源中的保護氣能夠將送粉頭中的粉料通過送粉孔吹出，從送粉孔吹出的粉料以與焊絲的軸向平行的方向運動的同時還以焊絲為軸進行周向運動。本發明還提供一種能夠使焊絲與粉料同步送入的3D打印裝置，包括激光發射器和上述的能夠使焊絲與粉料同步送入的送粉頭，能夠使焊絲與粉料同步送入的送粉頭通過機架與激光發射器固連，激光發射器由機器人的機械臂夾持。本發明實現了焊絲與粉料的同步送入，并能夠保證粉料與焊絲熔化形成的熔滴均勻混合。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，特別是涉及一種能夠使焊絲與粉料同步送入的送粉頭和3D打印裝置。

背景技術

目前，海工裝備構件的水下部分一旦發生碰撞，導致開裂或凹陷后，修復工藝非常復雜，大部分構件必須采用返塢維修的方式進行修復，否則顯著影響使用性能。如果能夠在淺水區域對構件的水下部分進行實時維修，則大大增加了維修效率的同時，對于裝備的在役時間提升是一個重大利好。

毫無疑問，海工裝備構件所采用的材質都是綜合性能優良的材料，尤其是某些深潛器甚至采用鈦合金作為外殼。而水下修復環境較為惡劣，以鋼材為例，對于水下鋼材裂紋修復過程中的二次開裂問題，業界缺乏可靠抑制方法。如果采用性能與母材相同的材料，則往往修復后性能不足。因此，越來越多的研究人員采用金屬基復合材料修復海工裝備的外部缺陷。

水下金屬基復合材料修復的難度極高，主要是絲、粉、板的協同控制難，同時由于激光的直線傳播特點，填充金屬對于激光存在可能的遮擋作用，該遮擋作用對于形成協同熔池，進而完成修復造成極大困難。如果能夠將粉材和絲材在同一個噴嘴中送出，則將極大的改善遮擋問題。但是，焊絲和粉料一起送出的最大問題在于如何保證焊絲和粉料充分、均勻混合，且與母材形成良好熔合效果。

現有的水下激光修復技術包括單獨送粉修復、單獨送絲修復、旁軸絲粉共送修復。單獨送粉修復：孔隙率高、接頭質量無法保證，修復后的材料性能遠遠低于母材，且粉末修復時，容易受到氣流保護罩的氣體影響；單獨送絲修復：無法形成金屬基復材，單純合金性能同母材的差異會導致修復過程降低構件性能；旁軸絲粉共送修復：結構非常復雜，幾乎無法回避開氣流的影響，且三個單元(粉、絲、板)之間的協同熔化難度極大，一旦絲材發生彎曲，無法完成修復。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠使焊絲與粉料同步送入的送粉頭和3D打印裝置，以解決上述現有技術存在的問題，實現焊絲與粉料的同步送入，并保證粉料與焊絲熔化形成的熔滴均勻混合。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供了一種能夠使焊絲與粉料同步送入的送粉頭，所述送粉頭中穿設有焊絲，所述焊絲一端伸出所述送粉頭的出料端，所述送粉頭的出料端設置有送粉孔，所述送粉頭上通過進氣口連接有保護氣的氣源，所述氣源中的保護氣能夠將所述送粉頭中的粉料通過所述送粉孔吹出，從所述送粉孔吹出的粉料以與所述焊絲的軸向平行的方向運動的同時還以所述焊絲為軸進行周向運動，且所述送粉孔的大小及所述送粉孔與所述焊絲之間的間距需保證從所述送粉孔吹出的粉料能夠附著在所述焊絲伸出所述送粉頭的一端熔化所形成的熔滴上；通過調節所述保護氣的吹入速度來調節所述粉料的吹出速度，以使所述粉料的吹出速度與所述焊絲的熔化速度保持一致。

優選的，所述送粉頭包括密閉的粉料倉和一端與所述粉料倉的一端連通的送粉管，所述進氣口設置在所述粉料倉的另一端，所述送粉管為一直管，所述送粉管中固設有一與所述送粉管同軸的送粉柱，所述送粉柱的外壁與所述送粉管的內壁之間形成有至少兩個均勻分布的螺旋狀的送粉通道，所述送粉通道的兩端與所述送粉管的兩端齊平，所述送粉通道遠離所述粉料倉的一端即為所述送粉孔，所述焊絲穿設在所述送粉柱中，所述焊絲與所述送粉柱同軸。

優選的，所述送粉通道和所述送粉孔均為四個，所述送粉通道為設置在所述送粉柱的外壁上的螺旋凹槽。