【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光熔覆，具体而言涉及用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置及激光熔覆增材制造系统。
技术介绍
1、钛合金具有比强度高、密度小、耐腐蚀性能好、在高温下仍然具有良好的力学性能，因此被广泛应用于航空航天、医疗、冶金等领域。但是传统的加工方式锻造、铸造、轧制无法形成复杂的零部件，且材料的利用率不高。传统的加工方式难以满足航空叶片成型、叶轮成型、零部件修复等需求。应用激光熔覆技术可以大幅度提高材料的利用率并且成型结构不受限制。
2、但钛合金在高温下化学性质活泼，250℃时吸氢，400℃吸氧，600℃吸氮。在开放环境中激光熔覆钛合金时，极易于空气中的气体元素发生反应，严重影响钛合金的力学性能和微观组织。当周围氧含量浓度在20ppm以下时，成形样品呈银白色，证明氧化程度小；当氧含量增加到60ppm时，表面呈现白色和少量黄色；当氧含量在1000ppm，表面形成厚厚的氧化膜，呈现出蓝紫色和墨绿色，表明氧化环境恶劣。而在空气环境中，氧含量高达21％，无法对钛合金进行成型，成型中容易产生大量的氧化物，由于氧化物与钛合金本省的热膨胀系数不一，会导致钛合金在成型过程中产生大量的裂纹，甚至无法成型。
3、因此在钛合金成形过程中需要气氛保护。当前大多数使用的是采用密闭的气氛箱体，充入惰性气体，形成局部的惰性环境。但是使用气氛箱体，但是对于大型零部件的成形和修复，无法放入气氛箱体内；而且在密闭箱体内，不利于零件成形散热。
技术实现思路
1、针对现有技术中激光熔覆存在的技术
2、第一壳体，被构造成筒状，用于包围粉路及光路结构，所述第一壳体包括上半部分和下半部分，所述第一壳体的下半部分被构造为内径逐渐缩小，并具有弧形的内表面，在所述内表面的第一端设有第一进气口，所述第一进气口的延伸方向与所述内表面相切，所述内表面的第二端设有喷嘴，所述喷嘴平行于第一壳体的中轴线；
3、第二壳体，装配到所述第一壳体的上半部分，所述第二壳体上设有排气通道；
4、第二气路壳体，连接到所述喷嘴的外侧，所述第二气路壳体设有第二进气口以及多个出气口，所述第二进气口和多个所述出气口之间设有多孔填充结构，用于使第二进气口进入的气体从多个所述出气口均匀流出；
5、其中，对待处理工件进行表面处理时，粉路沿所述喷嘴的轴线流向待处理工件，并被粉路外侧汇聚到粉路的光斑熔覆在待处理工件的表面形成熔池，定义熔池所处区域为第一区域，定义熔池周围的区域为第二区域，由所述第一进气口进入的第一保护气流经所述内表面从所述喷嘴的内壁流出，在所述第一区域表面成第一保护气区域，由所述第二进气口进入的第二保护气流经多个所述出气口流出，在所述第二区域表面形成第二保护气区域，在所述第一保护气区域的气压高于第二保护气区域的气压。
6、优选的，所述出气口的轴线平行于所述喷嘴的轴线。
7、优选的，所述第二气路壳体的下端面被构造为圆形，所述出气口包括多个相同大小的圆孔，所述出气口在所述第二气路壳体的下端面绕所述喷嘴的轴线呈圆周阵列分布。
8、优选的，所述第一保护气流和第二保护气流的流量和大于等于24l/min。
9、优选的，所述第二气路壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体连接到所述喷嘴的外壁，所述下壳体可拆卸连接到所述上壳体，在所述上壳体和下壳体之间形成环形空间，所述上壳体上设有所述第二进气口，所述下壳体上设有所述出气口，所述多孔填充结构被构造为环形结构，填充在所述环形空间内。
10、优选的，所述上壳体包括环形的第一板体以及由第一板体边缘向下延伸的第一套体，所述第一板体上设有若干个等间距所述第二进气口，所述第一套体的外壁设有外螺纹，所述下壳体包括环形的第二板体以及由第二板体边缘向上延伸的第二套体，所述第二板体上设有多个所述出气口，所述第二套体的内壁设有内螺纹，所述上壳体与所述下壳体螺纹连接，所述第二板体的厚度大于第一板体的厚度，所述多孔填充结构包括泡沫铜。
11、优选的，在所述第二气路壳体的径向方向，所述第二进气口更靠近第二气路壳体的边缘位置。
12、优选的，所述第一壳体设有循环冷却通道，所述冷却通道位于所述内表面的外部，所述循环冷却通道连接水冷机。
13、优选的，所述喷嘴的下端面与所述出气口的下端面重合，所述喷嘴的下端面与待处理工件表面的间距为15mm，所述第二气路壳体下端面的直径为55mm。
14、本专利技术第二方面提出一种技术方案，一种激光熔覆增材制造系统，包括：
15、激光器，用于发射激光束；
16、送粉部件；包括接轴、泄压腔以及石英粉管，所述接轴的第一端连接到输粉管，第二端与所述泄压腔的第一端连接，所述泄压腔的第二端连接到所述石英粉管，在所述石英粉管的外部设有气套；
17、光路结构，包括锥形镜片和环形镜片，激光束经锥形镜片分光反射到所述环形镜片，所述环形镜片形成相交的激光光束，在所述石英粉管的下方形成光斑，当粉末通过所述光斑被激光熔覆在工件表面形成熔池；
18、上述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置；
19、其中，在所述气套与所述石英粉管之间形成准直气流道，所述气套和所述内表面之间形成熔池保护流道，多个所述第二进气口的出口形成已熔覆区域保护流道，所述准直气流道、熔池保护流道对应于第一区域，所述已熔覆区域保护流道对应于第二区域。
20、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
21、本申请提出的气氛保护装置，包括第一保护气流通道和第二保护气流通道，第一保护气在流经第一保护气流通道在熔池的表面形成第一保护气区域，第二保护气在流经第二保护气流通道在熔池周围的已熔覆区域形成第二保护气区域，第二保护气流不会对粉末的汇聚性造成影响，通过这种方式能形成大范围的局部保护气氛，节约激光熔覆钛合金密闭箱体的充氩气成本，节约气氛箱的洗气时间，提高生产加工的效率，该装置具有冷却回路，能够有效的避免因高温对激光头的影响，该装置在对熔池保护的同时，还能够实现对已熔覆区域的保护。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，所述出气口(221)的轴线平行于所述喷嘴(11b)的轴线。
3.根据权利要求1所述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，所述第二气路壳体(20)的下端面被构造为圆形，所述出气口(221)包括多个相同大小的圆孔，所述出气口(221)在所述第二气路壳体(20)的下端面绕所述喷嘴(11b)的轴线呈圆周阵列分布。
4.根据权利要求1所述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，所述第一保护气流和第二保护气流的流量和大于等于24L/min。
5.根据权利要求1所述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，所述第二气路壳体(20)包括上壳体(21)和下壳体(22)，所述上壳体(21)连接到所述喷嘴(11b)的外壁，所述下壳体(22)可拆卸连接到所述上壳体(21)，在所述上壳体(21)和下壳体(22)之间形成环形空间，所述上壳体(21)上设有所述第二进气口
6.根据权利要求5所述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，所述上壳体(21)包括环形的第一板体以及由第一板体边缘向下延伸的第一套体，所述第一板体上设有若干个等间距所述第二进气口(211)，所述第一套体的外壁设有外螺纹，所述下壳体(22)包括环形的第二板体以及由第二板体边缘向上延伸的第二套体，所述第二板体上设有多个所述出气口(221)，所述第二套体的内壁设有内螺纹，所述上壳体(21)与所述下壳体(22)螺纹连接，所述第二板体的厚度大于第一板体的厚度，所述多孔填充结构(23)包括泡沫铜。
7.根据权利要求6所述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，在所述第二气路壳体(20)的径向方向，所述第二进气口(211)更靠近第二气路壳体(20)的边缘位置。
8.根据权利要求1-7中的任意一项所述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，所述第一壳体(11)设有循环冷却通道(112)，所述冷却通道位于所述内表面(11a)的外部，所述循环冷却通道(112)连接水冷机。
9.根据权利要求1-7中的任意一项所述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，所述喷嘴(11b)的下端面与所述出气口(221)的下端面重合，所述喷嘴(11b)的下端面与待处理工件表面的间距为15mm，所述第二气路壳体(20)下端面的直径为55mm。
10.一种激光熔覆增材制造系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，所述出气口(221)的轴线平行于所述喷嘴(11b)的轴线。
3.根据权利要求1所述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，所述第二气路壳体(20)的下端面被构造为圆形，所述出气口(221)包括多个相同大小的圆孔，所述出气口(221)在所述第二气路壳体(20)的下端面绕所述喷嘴(11b)的轴线呈圆周阵列分布。
4.根据权利要求1所述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，所述第一保护气流和第二保护气流的流量和大于等于24l/min。
5.根据权利要求1所述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于，所述第二气路壳体(20)包括上壳体(21)和下壳体(22)，所述上壳体(21)连接到所述喷嘴(11b)的外壁，所述下壳体(22)可拆卸连接到所述上壳体(21)，在所述上壳体(21)和下壳体(22)之间形成环形空间，所述上壳体(21)上设有所述第二进气口(211)，所述下壳体(22)上设有所述出气口(221)，所述多孔填充结构(23)被构造为环形结构，填充在所述环形空间内。
6.根据权利要求5所述的用于钛合金激光熔覆的多孔结构气氛保护装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：周登，邢飞，唱丽丽，杜威龙，
申请(专利权)人：苏州中科煜宸激光智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。