本发明专利技术属于激光加工技术领域，公开了一种激光电弧和激光熔覆一体成形的送粉系统及成形装置，送粉系统的送粉支筒包括安装座和筒体，筒体的顶端同轴固定有安装座，安装座中心开设有通孔，其周向边缘上设有与激光加工头固定的第一连接结构；吹气法兰套设于筒体上，并与安装座固定连接；送粉支架包括支架主体和对称设置于支架主体外侧面的固定结构；开口环与支架主体套设于筒体上，且二者固定于一体；开口环的开口端设置有夹紧结构，每个固定结构上设置有连接调整板，连接调整板能相对于固定结构水平移动，且其下部设置有送粉喷嘴结构。本发明专利技术能克服制备颗粒增强复合材料时，使用激光电弧加工的性能低下，使用激光熔覆加工则粉末利用率低的问题。利用率低的问题。利用率低的问题。
【技术实现步骤摘要】
激光电弧和激光熔覆一体成形的送粉系统及成形装置
[0001]本专利技术属于激光加工
，更具体地，涉及一种激光电弧和激光熔覆一体成形的送粉系统及成形装置。
技术介绍
[0002]颗粒增强复合材料因为优良的静载性能和疲劳性能，广泛应用于交通运输和航空航天领域。其中，第二相颗粒在铝基体中不仅能够起到位错强化、弥散强化的效果，还能够作为异质形核质点增大形核率，以及钉扎晶界阻碍晶界移动，从而抑制晶粒长大并实现材料强化。
[0003]目前，电弧和激光是熔融制备颗粒增强复合材料的两大主要热源。其中，电弧热源具有成本低和操作简单的特点，其形成的大熔池可有效提高含第二相颗粒的复合粉末的利用率，促使其在熔池中起到细化晶粒的作用。但是电弧热源本身大热输入的特点，导致细化晶粒作用较弱，而且其加工速度较低，难以满足现代工业对效率的要求。相对而言，激光热源具有能量密度和加工效率高的优点，可在一定程度上细化晶粒，特别是在第二相颗粒的作用下，可以实现晶粒显著细化，但其同样也面临一些难点：1、由于极快的熔池冷却速率，材料内部容易产生气孔以及裂纹缺陷；2、由于激光束过小的光斑尺寸，其热源辐照面积小，粉末利用率低，导致沉积效率低，特别是对于高反射率材料，其加工难度更大。
[0004]激光电弧工艺虽然加工效率高，但其加工产品性能、精度较差；而激光熔覆加工虽然加工质量高，但由于热源辐照面积小，导致粉末利用率低，加工效率低。并且激光电弧工艺中现有的颗粒添加方式多为在母材涂布粉末后再进行激光加工，流程繁琐且存在粉末涂布不均匀的问题。激光加工常用送粉方式只能输送将第二相颗粒和金属粉末按照预设比例配置好的预制复合粉末，不能实现在线调整复合粉末组分比例的效果。因此，需要一种能够将两种加工工艺结合起来的加工装置，以解决上述问题，提高颗粒增强复合材料的加工效率和加工质量。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于设计一种激光电弧和激光熔覆一体成形的送粉系统及成形装置，解决颗粒增强复合材料加工中使用激光电弧加工质量低，预制粉末涂布不均匀；使用激光熔覆加工时加工效率低、粉末利用率低的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种激光电弧和激光熔覆一体成形的送粉系统，所述送粉系统包括送粉支筒、吹气法兰、开口环、送粉支架和连接调整板，其中：
[0007]所述送粉支筒包括安装座和筒体，所述筒体的顶端同轴固定有所述安装座，所述安装座中心开设有与所述筒体内径相同的通孔，其周向边缘上设有第一连接结构；
[0008]所述吹气法兰套设于所述筒体上，并与所述安装座固定连接；
[0009]所述送粉支架包括支架主体和对称设置于支架主体外侧的固定结构，支架主体与所述开口环固定于一体并套设于所述筒体上；所述开口环的开口端设置有夹紧结构，用于
使开口环夹紧固定在筒体上；
[0010]每个所述固定结构上设置有所述连接调整板，所述连接调整板能相对于所述固定结构水平移动，且所述连接调整板下端设置有所述送粉喷嘴结构，所述送粉喷嘴结构能相对于所述连接调整板转动以改变其出粉口的朝向。
[0011]进一步地，所述筒体上设置有气体通道,所述吹气法兰上设置有与所述气体通道贯通的送气孔。
[0012]进一步地，所述连接调整板的上部开设有椭圆滑槽，所述固定结构上设置有与所述椭圆滑槽配合的第一销孔，所述椭圆滑槽和所述第一销孔中穿设有第一定位销，所述第一定位销能在所述椭圆滑槽中滑动，从而使得连接调整板相对于固定结构水平移动。
[0013]进一步地，所述第一销孔至少有两个。
[0014]进一步地，所述开口环的侧面上设置有若干个垂直于轴线的螺栓孔，用于穿设螺丝，将所述开口环紧固于所述筒体上。
[0015]进一步地，所述连接调整板下部开设有第二销孔，所述送粉喷嘴结构上开设有与所述第二销孔配合的第四销孔，第二销孔与所述第四销孔中穿设有第三定位销固定，送粉喷嘴结构能以所述第三定位销为中心转动。
[0016]进一步地，所述连接调整板下部还开设有弧形槽，所述送粉喷嘴结构上开设有与所述弧形槽配合的第三销孔，所述第三销孔与所述弧形槽中穿设有第二定位销固定，使所述送粉喷嘴结构能以所述第三定位销为中心，沿所述弧形槽的弧度相对于所述连接调整板转动。
[0017]进一步地，所述气体通道至少开设有4个。
[0018]进一步地，所述送粉喷嘴结构内部开设有送粉通道，所述冷却水通道用于冷却送粉喷嘴结构。
[0019]进一步地，每个所述送粉喷嘴结构下端可拆卸地安装有导嘴。
[0020]进一步地，所述固定结构有多对。
[0021]根据本专利技术的另一个方面，还公开一种激光电弧和激光熔覆一体成形装置，所述装置包括如前任一所述的送粉系统、激光加工头和电弧焊枪，所述激光加工头安装于所述送粉支筒顶端，其上设置有与所述第一连接结构配合的第二连接结构；所述送粉系统旁侧设置有所述电弧焊枪。
[0022]通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，主要具备以下优点：
[0023]1.本专利技术的送粉系统中，该送粉系统的送粉支筒顶端安装有激光加工头，激光可从筒体中直射至加工位置。吹气法兰将保护气体(如氮气)，均匀化后通过送粉支筒侧壁四周的气体通道送入，一方面对激光加工头进行冷却，另一方面避免加工过程中烟尘和飞溅对激光加工头内部镜头的损伤。送粉支架上设置有连接调整板，连接调整板相对于送粉支架能水平移动，进一步调节送粉支架两侧送粉喷嘴结构之间的距离，实现两个喷嘴均匀送粉的效果。通过在连接调整板上设置出粉口朝向可改变的送粉喷嘴结构，实现出粉口可轻易调整至朝向激光热源中心，提高加工效率。此外，将激光加工头安装到送粉系统顶端，其旁侧设置有电弧焊枪，通过简单结构将激光电弧复合加工和激光熔覆两种复杂工艺结合，通过两个喷嘴中喷出的金属基复合粉末的激光熔覆实现组织性能调控，且前述金属基复合粉末的组分比例可通过两个喷嘴分别喷出不同的粉末材料来实现在线调节混合比例，又具
备激光电弧
‑
熔覆复合热源加工效率和沉积效率高的特点，而且激光电弧
‑
熔覆复合热源形成的大熔池可极大提高粉末利用率，从而克服了激光熔覆加工粉末利用率低，同时克服激光电弧加工效率低的问题。
[0024]2、本专利技术的送粉系统，通过在连接调整板下端开设弧形槽和第二销孔，送粉喷嘴结构上开设有与弧形槽配合的第三销孔，以及与第二销孔配合的第四销孔，第三销孔与弧形槽中穿设有第二定位销，第二销孔与第四销孔中穿设有第三定位销固定，使送粉喷嘴结构能以第三定位销为中心，相对于连接调整板沿弧形槽的弧度进行转动，这样能够使送粉喷嘴结构确定送粉口朝向后，通过定位销固定的连接调整板和送粉喷嘴结构固定效果更佳、调整出粉口的位置时更佳便利。
[0025]3、本专利技术的送粉系统，送粉喷嘴结构上还设有水冷通道，在加工过程中受激光和电弧辐射受热后，通过水冷通道注水实现喷嘴冷却，保证送粉稳定性。
[0026]4、本专利技术的加工装置，将电弧焊枪本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光电弧和激光熔覆一体成形的送粉系统，其特征在于，所述送粉系统包括送粉支筒(1)、吹气法兰(2)、开口环(3)、送粉支架(4)和连接调整板(5)，其中：所述送粉支筒(1)包括安装座(11)和筒体(12)，所述筒体(12)的顶端同轴固定有所述安装座(11)，所述安装座(11)中心开设有与所述筒体(12)内径相同的通孔(13)，其周向边缘上设有第一连接结构(111)；所述吹气法兰(2)套设于所述筒体(12)上，并与所述安装座(11)固定连接；所述送粉支架(4)包括支架主体(41)和对称设置于支架主体(41)外侧的固定结构(42)，支架主体(41)与所述开口环(3)固定于一体并套设于所述筒体(12)上；所述开口环(3)的开口端设置有夹紧结构(31)，用于使开口环(3)夹紧固定在筒体(12)上；每个所述固定结构(42)上设置有所述连接调整板(5)，所述连接调整板(5)能相对于所述固定结构(42)水平移动，且所述连接调整板(5)下部设置有送粉喷嘴结构(6)，所述送粉喷嘴结构(6)能相对于所述连接调整板(5)转动以改变其出粉口的朝向。2.如权利要求1所述的一种激光电弧和激光熔覆一体成形的送粉系统，其特征在于，所述筒体(12)上设置有气体通道(121),所述吹气法兰(2)上设置有与所述气体通道(121)贯通的送气孔(21)，所述气体通道(121)优选地至少开设有4个。3.如权利要求1所述的一种激光电弧和激光熔覆一体成形的送粉系统，其特征在于，所述连接调整板(5)的上部开设有椭圆滑槽(51)，所述固定结构(42)上设置有与所述椭圆滑槽(51)配合的第一销孔(421)，所述椭圆滑槽(51)和所述第一销孔(421)中穿设有第一定位销，所述第一定位销能在所述椭圆滑槽(51)中滑动，从而使得连接调整板(5)相对于固定结构(42)水平移动，优选地，所述第一销孔(421)至少有两个。4.如权利要求1所述的一种激光电弧和激光熔覆一体成形的...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝康达，刘何子祺，徐连勇，韩永典，赵雷，任文静，荆洪阳，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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