一种用于钛合金表面激光气体氧化的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于钛合金表面激光气体氧化的装置，包括工作台，工作台上方设置有移动机械臂，移动机械臂上设置有激光头，移动机械臂的下端于激光头外罩设有气氛罩，气氛罩的下端具有供激光束通过以及供渗氧气体通过的通道。气氛罩上设有向气氛罩内部供入渗氧气体的进气口和出气口，进气口通过气体混合结构连通有氧气源和稀释气体源。钛合金置于工作台上，采用激光加热钛合金表面至熔化形成熔池，通过稀释后的氧气提供渗氧气体气氛，实现钛合金表面渗氧。由于激光加热能够增加熔池的深度，大大增加了钛合金表面的渗氧层厚度。采用稀释氧气作为反应气氛，能够避免纯氧与液体钛合金的反应速度在钛合金表面形成粗糙、疏松并硬脆的反应物。并硬脆的反应物。并硬脆的反应物。

【技术实现步骤摘要】
一种用于钛合金表面激光气体氧化的装置


[0001]本技术涉及金属表面渗氧
，具体涉及一种用于钛合金表面激光气体氧化的装置。

技术介绍

[0002]钛合金具有比强度高等优点，在新能源汽车等诸多行业具有潜在的应用价值，但是钛合金表面硬度低并且耐磨性差，限制了其进一步应用。钛合金表面渗氧可提高其表面硬度和耐磨性。目前，钛合金表面渗氧的方法有加热炉保温渗氧、微弧氧化和辉光等离子体渗氧等方法。采用这些方法，渗氧过程钛合金表面均保持固体状态，氧元素在固体钛合金中扩散速度较慢，渗氧层深度较浅，一般小于60微米，典型渗氧层深度为20
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30微米，不能应用于高要求的工况。另外采用以上渗氧方法，钛合金需要在高温环境中保温几十甚至上百小时，容易导致基体晶粒增大，基体机械性能有降低的风险。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是提供一种用于钛合金表面激光气体氧化的装置，以解决现有技术中存在的渗氧层深度小、保温时间长造成基体晶粒易粗大，导致不能应用于高要求的工况问题。
[0004]为实现上述目的，本技术的一种用于钛合金表面激光气体氧化的装置采用如下技术方案：一种用于钛合金表面激光气体氧化的装置，包括工作台，工作台上方设置有移动机械臂，移动机械臂上设置有激光头，移动机械臂的下端于激光头外罩设有提供渗氧气体气氛的气氛罩，气氛罩的下端具有供激光束通过以及供渗氧气体通过的通道；气氛罩上设置有向气氛罩内部供入渗氧气体的进气口和出气口，进气口通过气体混合结构连通有氧气源和稀释气体源。
[0005]所述气氛罩包括上环形部分和与上环形部分连接的下环形部分，上环形部分具有上环形气道，进气口设置于上环形部分上并与上环形气道连通；下环形部分具有下环形气道，出气口设置于下环形部分的内壁面上并与下环形气道连通；气氛罩上于下环形部分的下端设置有锥形壳体，锥形壳体的下端设置有形成所述通道的开口。
[0006]所述出气口的数量为多个。
[0007]所述气氛罩与移动机械臂之间设置有隔热垫。
[0008]所述气体混合结构包括外壳，外壳具有与氧气源连通的氧气进口和与稀释气体源连通的稀释气体进口，二者进气方向垂直布置，外壳上还设置有混合气体出口，混合气体出口通过气管与气氛罩上的进气口连通。
[0009]所述外壳内于混合气体出口的上游设置有混合风扇。
[0010]所述氧气进口处和稀释气体进口处均设置有使气体均匀进入的格栅或气动扇叶。
[0011]本技术的有益效果：钛合金放置于工作台上，采用激光加热钛合金表面至熔化形成熔池，通过稀释后的氧气提供渗氧气体气氛，实现钛合金表面渗氧。由于激光加热能
够增加熔池的深度，在热源作用下熔池会发生对流，将氧元素快速传输至熔池深层，且氧元素在液态中扩散速度快，也可以保证氧元素快速进入熔池深层，大大增加了钛合金表面的渗氧层厚度。而且采用稀释氧气作为反应气氛，能够避免纯氧与液体钛合金的反应速度在钛合金表面形成粗糙、疏松并硬脆的反应物。使钛合金表面形成粗糙度低、质密、硬度高且耐磨性优良的渗氧层。
附图说明
[0012]图1是本技术的一种用于钛合金表面激光气体氧化的装置的一个实施例的结构示意图；
[0013]图2是图1中气氛罩的结构示意图；
[0014]图3是图1中A处的局部放大图。
具体实施方式
[0015]本技术的一种用于钛合金表面激光气体氧化的装置的实施例，如图1
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图3所示，包括工作台1，工作台1上方设置有移动机械臂3，移动机械臂为现有技术，可采用激光焊接设备上的机械臂，也可以采用激光焊接机器人，可以实现上、下运动，以及实现前、后移动或者左、右移动即可，本实施例中不再详述移动机械臂的具体结构。移动机械臂3上设置有激光头4，具体地激光头4设置于移动机械臂的下端。
[0016]移动机械臂的下端于激光头外罩设有提供渗氧气体气氛的气氛罩5，气氛罩的下端具有供激光束通过以及供渗氧气体通过的通道。本实施例中渗氧气体为经过氩气稀释后的氧气。气氛罩上设置有向气氛罩内部供入渗氧气体的进气口13和出气口14，进气口通过气体混合结构8连通有氧气源和稀释气体源，稀释气体采用氩气。气体混合结构包括外壳17，外壳具有与氧气源连通的氧气进口18和与稀释气体源连通的稀释气体进口19，二者进气方向垂直布置。外壳上还设置有混合气体出口23，混合气体出口通过气管与气氛罩上的进气口连通。外壳内于混合气体出口的上游设置有混合风扇25，混合风扇的动力由氧气或稀释气体的气流提供，也可以由电机提供。氧气进口处和稀释气体进口处均设置有使气体均匀进入的气动扇叶20，气动扇叶的动力由氧气或稀释气体的气流提供。氧气进口处设置有氧气罩21，稀释气体进口处设置有稀释气体罩22，氧气源采用氧气瓶7，氧气瓶上设置有流量阀，稀释气体源采用氩气瓶6，氧气瓶上也设置有流量阀。混合气体出口23处设置有出气罩24，气管与气罩连通。
[0017]气氛罩包括上环形部分9和与上环形部分连接的下环形部分11，上环形部分具有上环形气道10，进气口13设置于上环形部分上并与上环形气道连通。下环形部分具有下环形气道12，出气口14设置于下环形部分的内壁面上并与下环形气道连通。气氛罩上于下环形部分的下端设置有锥形壳15体，锥形壳体的下端设置有形成上述通道的开口16。本实施例中上环形部分和下环形部分之间焊接连接，下环形部分与锥形壳体之间可拆连接切密封配合，可采用紧配合方式连接。下环形部分的下端面开口供锥形可以的上端紧配合插入。出气口的数量为多个并排列布置。由于气氛罩离熔池较近，导致其温度较高，为了避免机械臂升温过高，在气氛罩与移动机械臂之间设置有隔热垫26。气氛罩与移动机械臂之间通过螺钉连接。
[0018]在使用时，钛合金2放置于工作台上，调节氧气瓶和氩气瓶上的流量阀进行稀释氧气，采用激光加热钛合金表面至熔化形成熔池，稀释后的氧气提供渗氧气体气氛，实现钛合金表面渗氧。由于激光加热能够增加熔池的深度，在热源作用下熔池会发生对流，将氧元素快速传输至熔池深层，且氧元素在液态中扩散速度快，也可以保证氧元素快速进入熔池深层，大大增加了钛合金表面的渗氧层厚度。而且采用稀释氧气作为反应气氛，能够避免纯氧与液体钛合金的反应速度在钛合金表面形成粗糙、疏松并硬脆的反应物。使钛合金表面形成粗糙度低、质密、硬度高且耐磨性优良的渗氧层。
[0019]在本技术的其他实施例中，下环形部分与锥形壳体之间也可以通过螺钉连接；上环形部分与下环形部分也可以可拆连接；出气口的数量也可以为1个或2个或3个；氧气进口处和稀释气体进口处的气动扇叶也可以由格栅代替；氧气进口处和稀释气体进口处也可以不设置气动扇叶；移动机械臂与气氛罩之间也可以不设置隔热垫。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于钛合金表面激光气体氧化的装置，其特征在于：包括工作台，工作台上方设置有移动机械臂，移动机械臂上设置有激光头，移动机械臂的下端于激光头外罩设有提供渗氧气体气氛的气氛罩，气氛罩的下端具有供激光束通过以及供渗氧气体通过的通道；气氛罩上设置有向气氛罩内部供入渗氧气体的进气口和出气口，进气口通过气体混合结构连通有氧气源和稀释气体源。2.根据权利要求1所述的用于钛合金表面激光气体氧化的装置，其特征在于：所述气氛罩包括上环形部分和与上环形部分连接的下环形部分，上环形部分具有上环形气道，进气口设置于上环形部分上并与上环形气道连通；下环形部分具有下环形气道，出气口设置于下环形部分的内壁面上并与下环形气道连通；气氛罩上于下环形部分的下端设置有锥形壳体，锥形壳体的下端设置有形成所述通道的开口。3.根据权利要求2所述的用于钛合金表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晋昌，张建锐，胡天林，罗宏博，史红燕，
申请(专利权)人：陇东学院，
类型：新型
国别省市：