專利名稱：可調送粉裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及材料加工領域，是一種可調送粉裝置。
背景技術：
激光熔覆技術是指用高能激光束將材料表面局部熔化，同時通過送粉器經激光噴嘴向熔池中添加一種或幾種合金粉末或者陶瓷粉末，使它們熔凝在材料表面，形成高性能的復合涂層，使得原來常規(guī)的材料通過在表面熔覆特殊的金屬和陶瓷涂層進而獲得優(yōu)異的性能。
從上所述中可以看出，送粉器是激光熔覆和激光快速原形制造系統(tǒng)發(fā)展的基礎支持設備，送粉器的送粉精度和實時同步連續(xù)調節(jié)能力是影響加工精度和生產零件表面光潔度的關鍵影響因素。傳統(tǒng)的送粉器主要包括有刮吸式送粉器、螺旋式送粉器、刮板式送粉器、毛細管送粉器、轉刷式送粉器等，這幾種送粉器由于采用的原理不同，所能傳送的粉末的特性也就存在著較大的差異。
例如刮吸式送粉器是基于氣體動力學原理，通過氣體的吸取傳送粉末，這種送粉器只能傳送干粉，且粉末的形狀要為圓形，粉末的直徑應大于20μm，單位時間的粉未輸送量是通過更換不同的轉盤、刮板吸塊實現的。
螺旋式送粉器基于機械學原理，通過機械的推力傳送粉末，這種送粉器對所傳送粉末的濕度、形狀都沒有限制，粉末的直徑比刮吸式送粉器的小，一般應大于15μm，單位時間的粉末輸送量是通過更換不同的螺旋桿及控制電機轉速實現的，可實現連續(xù)控制。但這種送粉器由于采用螺旋桿的螺紋間隙傳送粉末，單位時間粉末的輸送量不能很低，且在一套送粉儀上一般只配置一個送粉器，不能將兩種不同材料的粉末混合傳送。
雖然上述幾種送粉器都可以用于激光熔覆和激光快速原形制造系統(tǒng)，但是存在著小送粉量時送粉有波動，送粉量不易連續(xù)可調，精度不高的缺點。

發(fā)明內容
為克服現有技術中存在的小送粉量時粉末有波動，送份量不易連續(xù)平穩(wěn)調節(jié)，送粉精度不高以及對粉末要求較高的不足，本發(fā)明提出了一種可調送粉裝置及送粉方法。
本發(fā)明所提出的轉速可調的送粉裝置主要包括電機、基板、送氣噴嘴、送粉盤、送粉桶、傳動軸和滑動盤。其技術特征在于1.使用了諧波齒輪減速器和直流電機，通過諧波齒輪減速器消除直流電機在低速下產生的速度波動影響；2.送粉盤上有多排不同直徑的調節(jié)孔，利用不同的孔徑和送粉盤的轉速調節(jié)粉末的流量；3.送粉盤、傳動軸和壓塊連接成為整體，在傳動軸的帶動下使送粉盤轉動，密封頭位于傳動軸頂端，通過其頂部中心處的調節(jié)螺栓，實現對壓塊的壓力調節(jié)，進而實現控制送粉盤的壓力；滑動盤嵌裝在箱體上表面，與送粉盤滑動配合，有效地減少了送粉盤的阻力。
在進行激光涂敷時，將所要輸送的粉末置于送粉筒中，打開氣道開關加載載粉氣流，使粉筒內外產生壓差，然后打開直流電機的開關，將速度調到理想的位置，電機的轉速通過高傳動比的諧波齒輪減速器穩(wěn)定地傳遞到旋轉軸上，然后旋轉軸通過傳動件帶動與之相連的粉盤轉動，粉盤的載粉凹槽中均勻的分布著多排直徑不等的孔，當凹槽中孔的位置和氣道重合時，載粉氣流通過流道末端的擴充段形成混粉氣流將粉末充分混合，進而通過送粉管平穩(wěn)的吹出。
與現有技術相比較，本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)以載粉氣壓差所產生的精確的流動速率輸送粉末；(2)直流電機和高傳動比諧波齒輪減速器的結合使用，克服了直接用直流伺服電機調速過程中對外部電壓變化敏感、以及低速傳動扭矩不足等因素的不利影響。由于諧波減速器同時嚙合的齒數可達30％，甚至更多些，正是由于這一獨特的優(yōu)點，諧波齒輪與相同精度的普通齒輪相比，其運動精度能提高四倍左右，而且齒的嚙入、嚙出是隨著柔輪的變形，逐漸進入和逐漸退出剛輪齒間的，嚙合過程中齒面接觸，滑移速度小，且無突然變化，同時諧波齒輪減速器的高速軸、低速軸位于同一軸線上具有良好的同軸性，這樣就保證了在低速下送粉盤的平穩(wěn)轉動；(3)不再直接利用傳統(tǒng)的凹槽送粉盤直接送粉，而是利用凹槽中的幾排不等直徑的孔道存儲粉末，在載粉氣流不變的情況下通過改變送粉盤的轉速和厚度，可以達到精細改變送粉量的效果；(4)載氣流量與精確的排料盤結合，具有精確的無脈動送粉速率；(5)位于存儲粉末的孔道下的載粉氣流流道末端進行了粉末混流設計，使送粉更加連續(xù)平穩(wěn)。


；附圖1是高精度可調送粉裝置的結構示意圖。
附圖2是送粉盤的結構示意圖。
其中1.直流電機2.齒輪減速器3.基板 4.送氣噴嘴5.送粉盤 6.送粉桶7.粉桶蓋 8.密封頭9.傳動軸 10.壓塊 11.出粉口12.滑動盤13.上軸承蓋 14.箱體 15.軸承套筒 16.下軸承蓋具體實施方式
結合實施例對本發(fā)明做進一步描述。
實施例一本實施例主要包括直流電機1、高傳動比的諧波齒輪減速器2、基板3、送氣噴嘴4、送粉盤5、送粉桶6、傳動軸9和滑動盤12。具體實施中箱體14通過螺栓固定在基板3的上表面，諧波齒輪減速器2位于基板3下表面。在箱體14的上表面中心處有一低于箱體表面的圓形凹臺，該凹臺的直徑與滑動盤12直徑相同，并將滑動盤12嵌裝在凹臺內；箱體14的中心有軸承套筒的安裝孔?；?一側有載粉氣路4的通孔，該通孔和箱體14內一側的載粉氣路4連通；載粉氣路4的上端與出粉口11相通，保證送粉氣流可以通過送粉孔將粉末由送粉管輸出。
傳動部分以不銹鋼的傳動軸9為中心，主要包括直流電機1、諧波齒輪減速器2、軸承套筒15和壓塊10。傳動軸9安裝在箱體中心，軸承套筒15位于箱體14內，套裝在傳動軸9上，通過上下軸承蓋13、16固定在箱體14上。直流電機1的輸出端通過聯軸器和諧波齒輪減速器2的輸入端連接在一起，傳動軸9的一端穿過基板3，與諧波齒輪減速器2的輸出端相連。
壓塊10位于送粉桶6內，套裝在傳動軸9上，固定在送粉盤5的上表面；“凹”字形的密封頭8位于傳動軸9的頂端，其頂部中心處有螺栓孔，通過該螺栓可調節(jié)密封頭8的上下位置，以控制送粉盤5、壓塊10之間的壓力；壓塊10與密封頭8的接觸面有密封圈。
送粉裝置包括送粉盤5、送粉桶6、滑動盤12、送氣噴嘴4。其中送粉桶6通過螺釘安裝在箱體14之上，其側面有出粉口的通孔，頂部通過螺釘與粉桶蓋7密封連接；圓形送粉盤5用不銹鋼制成，與傳動軸9套裝配合；送粉盤5位于送粉桶6內，安裝在箱體14的上表面，兩者之間滑動配合；送粉盤5的上表面有凹槽，槽內根據送粉量的要求，有三排均勻排列、不同直徑的通孔；盤中心有與軸1相配合的安裝孔，安裝孔的兩側有兩個安裝壓塊10的定位銷孔，通過定位銷使送粉盤5、傳動軸9和壓塊10成為整體，這樣在傳動軸9的帶動下使送粉盤5轉動。
使用時，將商業(yè)化的金屬Ni60粉末倒入送粉桶6中，然后用螺栓將送粉桶蓋子7密封好；將直流電機1接通電源，通過電位器調好直流電機1的預制轉速，此時只是給定送粉盤一個轉速值，但是電機并沒有轉動；采用5KW連續(xù)CO2激光器，激光輸出功率1.7～2.5KW，保護氣體為氮氣，氮氣流量為5～10升/分鐘；打開載粉氣的開關，同時將直流電機1通過開關轉換到工作狀態(tài)，直流電機1的轉速經過高傳動比的諧波齒輪減速器2將速度平穩(wěn)的降下來，然后將減速后的扭矩通過傳動軸9帶動送粉轉盤5旋轉，這樣在送粉轉盤5的載粉小孔中儲存的粉末就被載粉氣流經過送氣噴嘴4吹起，然后經過出粉管混合后平穩(wěn)的吹出；由出粉管吹出的Ni60粉末經過送粉噴嘴吹到零件的表面，同時高能激光束將Ni60粉末在基材表面熔化并迅速凝固形成一個耐磨耐蝕的表層。
實施例二本實施例主要包括直流電機1、高傳動比的諧波齒輪減速器2、基板3、送氣噴嘴4、送粉盤5、送粉桶6、傳動軸9和滑動盤1 2。具體實施中箱體14通過螺栓固定在基板3的上表面，諧波齒輪減速器2位于基板3下表面。在箱體14的上表面中心處有一低于箱體表面的圓形凹臺，該凹臺的直徑與盤12直徑相同，并將盤12嵌裝在凹臺內；箱體14的中心有軸承套筒的安裝孔?；?一側有載粉氣路4的通孔，該通孔和箱體14內一側的載粉氣路4連通；載粉氣路4的上端與出粉口11相通，保證送粉氣流可以通過送粉孔將粉末由送粉管輸出。
傳動部分以不銹鋼的傳動軸9為中心，主要包括直流電機1、諧波齒輪減速器2、軸承套筒15和壓塊10。傳動軸9安裝在箱體中心，軸承套筒15位于箱體14內，套裝在傳動軸9上，通過上下軸承蓋13、16固定在箱體14上。直流電機1的輸出端通過聯軸器和諧波齒輪減速器2的輸入端連接在一起，傳動軸9的一端穿過基板3，與諧波齒輪減速器2的輸出端相連。
壓塊10套裝在傳動軸9上，位于送粉桶6內，固定在送粉盤5的上表面；“凹”字形的密封頭8位于傳動軸9的頂端，其頂部中心處有螺栓孔，通過該螺栓可調節(jié)密封頭8的上下位置，以控制送粉盤5、壓塊10之間的壓力；壓塊10與密封頭8的接觸面有密封圈。
送粉裝置包括送粉盤5、送粉桶6、滑動盤12、送氣噴嘴4。其中送粉桶6通過螺釘安裝在箱體14之上，其側面有出粉口的通孔，頂部通過螺釘與粉桶蓋7密封連接；圓形送粉盤5用不銹鋼制成，與傳動軸9套裝配合；送粉盤5位于送粉桶6內，安裝在箱體14的上表面，兩者之間滑動配合；送粉盤5的上表面有凹槽，槽內根據送粉量的要求，有五排均勻排列、不同直徑的通孔；盤中心有與軸1相配合的安裝孔，安裝孔的兩側有兩個安裝壓塊10的定位銷孔，通過定位銷使送粉盤5、傳動軸9和壓塊10成為整體，這樣在傳動軸9的帶動下使送粉盤5轉動。
使用時，將商業(yè)化的金屬Ni60粉末倒入送粉桶6中，然后用螺栓將送粉桶蓋子7密封好；將直流電機1接通電源，通過電位器調好直流電機1的預制轉速，此時只是給定送粉盤一個轉速值，但是電機并沒有轉動；采用5KW連續(xù)CO2激光器，激光輸出功率1.7～2.5KW，保護氣體為氮氣，氮氣流量為5～10升/分鐘；打開載粉氣的開關，同時將直流電機1通過開關轉換到工作狀態(tài)，直流電機1的轉速經過高傳動比的諧波齒輪減速器2將速度平穩(wěn)的降下來，然后將減速后的扭矩通過傳動軸9帶動送粉轉盤5旋轉，這樣在送粉轉盤5的載粉小孔中儲存的粉末就被載粉氣流經過送氣噴嘴4起，然后經過出粉管混合后平穩(wěn)的吹出；由出粉管吹出的Ni60粉末經過送粉噴嘴吹到零件的表面，同時高能激光束將Ni60粉末在基材表面熔化并迅速凝固形成一個耐磨耐蝕的表層。
實施例三本實施例主要包括直流電機1、高傳動比的諧波齒輪減速器2、基板3、送氣噴嘴4、送粉盤5、送粉桶6、傳動軸9和滑動盤12。具體實施中箱體14通過螺栓固定在基板3的上表面，諧波齒輪減速器2位于基板3下表面。在箱體14的上表面中心處有一低于箱體表面的圓形凹臺，該凹臺的直徑與滑動盤12直徑相同，并將滑動盤12嵌裝在凹臺內；箱體14的中心有軸承套筒的安裝孔?；?一側有載粉氣路4的通孔，該通孔和箱體14內一側的載粉氣路4連通；載粉氣路4的上端與出粉口11相通，保證送粉氣流可以通過送粉孔將粉末由送粉管輸出。
傳動部分以不銹鋼的傳動軸9為中心，主要包括直流電機1、諧波齒輪減速器2、軸承套筒15和壓塊10。傳動軸9安裝在箱體中心，軸承套筒15位于箱體14內，套裝在傳動軸9上，通過上下軸承蓋13、16固定在箱體14上。直流電機1的輸出端通過聯軸器和諧波齒輪減速器2的輸入端連接在一起，傳動軸9的一端穿過基板3，與諧波齒輪減速器2的輸出端相連。
壓塊10位于送粉桶6內，套裝在傳動軸9上，固定在送粉盤5的上表面；“凹”字形的密封頭8位于傳動軸9的頂端，其頂部中心處有螺栓孔，通過該螺栓可調節(jié)密封頭8的上下位置，以控制送粉盤5、壓塊10之間的壓力；壓塊10與密封頭8的接觸面有密封圈。
送粉裝置包括送粉盤5、送粉桶6、滑動盤12、送氣噴嘴4。其中送粉桶6通過螺釘安裝在箱體14之上，其側面有出粉口的通孔，頂部通過螺釘與粉桶蓋7密封連接；圓形送粉盤5用不銹鋼制成，與傳動軸9套裝配合；送粉盤5位于送粉桶6內，安裝在箱體14的上表面，兩者之間滑動配合；送粉盤5的上表面有凹槽，槽內根據送粉量的要求，有三排均勻排列、不同直徑的通孔；盤中心有與軸1相配合的安裝孔，安裝孔的兩側有兩個安裝壓塊10的定位銷孔，通過定位銷使送粉盤5、傳動軸9和壓塊10成為整體，這樣在傳動軸9的帶動下使送粉盤5轉動。
使用時，將商業(yè)化的金屬Cu粉末倒入送粉桶6中，然后用螺栓將送粉桶蓋子7密封好；將直流電機1接通電源，通過電位器調好直流電機1的預制轉速，此時只是給定送粉盤一個轉速值，但是電機并沒有轉動；采用5KW連續(xù)CO2激光器，激光輸出功率1.5～2.0KW，保護氣體為氮氣，氮氣流量為5～8升/分鐘；打開載粉氣的開關，同時將直流電機1通過開關轉換到工作狀態(tài)，直流電機1的轉速經過高傳動比的諧波齒輪減速器2將速度平穩(wěn)的降下來，然后將減速后的扭矩通過傳動軸9帶動送粉轉盤5旋轉，這樣在送粉轉盤5的載粉小孔中儲存的粉末就被載粉氣流經過送氣噴嘴4吹起，然后經過出粉管混合后平穩(wěn)的吹出；由出粉管吹出的Cu粉末經過送粉噴嘴吹到零件的表面，同時高能激光束將Cu粉末在基材表面熔化并迅速凝固形成Cu合金的表層。
實施例四本實施例主要包括直流電機1、高傳動比的諧波齒輪減速器2、基板3、送氣噴嘴4、送粉盤5、送粉桶6、傳動軸9和滑動盤12。具體實施中箱體14通過螺栓固定在基板3的上表面，諧波齒輪減速器2位于基板3下表面。在箱體14的上表面中心處有一低于箱體表面的圓形凹臺，該凹臺的直徑與滑動盤12直徑相同，并將滑動盤12嵌裝在凹臺內；箱體14的中心有軸承套筒的安裝孔?；?一側有載粉氣路4的通孔，該通孔和箱體14內一側的載粉氣路4連通；載粉氣路4的上端與出粉口11相通，保證送粉氣流可以通過送粉孔將粉末由送粉管輸出。
傳動部分以不銹鋼的傳動軸9為中心，主要包括直流電機1、諧波齒輪減速器2、軸承套筒15和壓塊10。傳動軸9安裝在箱體中心，軸承套筒15位于箱體14內，套裝在傳動軸9上，通過上下軸承蓋13、16固定在箱體14上。直流電機1的輸出端通過聯軸器和諧波齒輪減速器2的輸入端連接在一起，傳動軸9的一端穿過基板3，與諧波齒輪減速器2的輸出端相連。
壓塊10位于送粉桶6內，套裝在傳動軸9上，固定在送粉盤5的上表面；“凹”字形的密封頭8位于傳動軸9的頂端，其頂部中心處有螺栓孔，通過該螺栓可調節(jié)密封頭8的上下位置，以控制送粉盤5、壓塊10之間的壓力；壓塊10與密封頭8的接觸面有密封圈。
送粉裝置包括送粉盤5、送粉桶6、滑動盤12、送氣噴嘴4。其中送粉桶6通過螺釘安裝在箱體14之上，其側面有出粉口的通孔，頂部通過螺釘與粉桶蓋7密封連接；圓形送粉盤5用不銹鋼制成，與傳動軸9套裝配合；送粉盤5位于送粉桶6內，安裝在箱體14的上表面，兩者之間滑動配合；送粉盤5的上表面有凹槽，槽內根據送粉量的要求，有三排均勻排列、不同直徑的通孔；盤中心有與軸1相配合的安裝孔，安裝孔的兩側有兩個安裝壓塊10的定位銷孔，通過定位銷使送粉盤5、傳動軸9和壓塊10成為整體，這樣在傳動軸9的帶動下使送粉盤5轉動。
使用時，將商業(yè)化的陶瓷SiC粉末倒入送粉桶6中，然后用螺栓將送粉桶蓋子7密封好；將直流電機1接通電源，通過電位器調好直流電機1的預制轉速，此時只是給定送粉盤一個轉速值，但是電機并沒有轉動；采用5KW連續(xù)CO2激光器，激光輸出功率3.0～3.3KW，保護氣體為氮氣，氮氣流量為5～10升/分鐘；打開載粉氣的開關，同時將直流電機1通過開關轉換到工作狀態(tài)，直流電機1的轉速經過高傳動比的諧波齒輪減速器2將速度平穩(wěn)的降下來，然后將減速后的扭矩通過傳動軸9帶動送粉轉盤5旋轉，這樣在送粉轉盤5的載粉小孔中儲存的粉末就被載粉氣流經過送氣噴嘴4吹起，然后經過出粉管混合后平穩(wěn)的吹出；由出粉管吹出的陶瓷SiC粉末經過送粉噴嘴吹到零件的表面，同時高能激光束將陶瓷SiC粉末在基材表面熔化并迅速凝固形成一個耐磨耐蝕的表層。
權利要求
1.一種可調送粉裝置，包括電機(1)、減速器(2)、基板(3)、送氣噴嘴(4)、送粉盤(5)、送粉桶(6)、傳動軸(9)和滑動盤(12)，其特征在于該裝置還包括了諧波齒輪減速器(2)，并且箱體(14)固定在基板(3)的上表面，諧波齒輪減速器(2)位于基板(3)下表面，基板(3)一側有載粉氣路(4)的通孔，通過載粉氣路4與出粉口(11)連通；滑動盤(12)嵌裝在箱體(14)的上表面，送粉盤位于滑動盤(12)上，兩者間滑動配合；送粉盤上有多排不同直徑的調節(jié)孔；送粉桶(6)安裝在箱體14之上，其側面有出粉口的通孔；壓塊(10)位于送粉桶(6)內，固定在送粉盤(5)上；密封頭(8)位于傳動軸頂端，其頂部中心處有調節(jié)螺栓。
2.如權利要求1所述可調送粉裝置，其特征在于壓塊(10)與密封頭(8)的接觸面有密封圈。
3.如權利要求1所述可調送粉裝置，其特征在于送粉盤(5)中心有與軸(1)相配合的安裝孔，安裝孔的兩側有定位銷孔，通過定位銷使送粉盤(5)、傳動軸(9)和壓塊(10)連接成為整體。
4.如權利要求1所述可調送粉裝置，其特征在于該裝置的電機(1)選用直流電機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可調送粉裝置。為克服現有技術中存在的在小送粉量時粉末有波動、送份量不易連續(xù)平穩(wěn)調節(jié)、送粉精度不高以及對粉末要求較高的不足，本發(fā)明采用直流電機1，并通過諧波齒輪減速器2消除直流電機1在低速下產生的速度波動；在送粉盤5上開有多排不同直徑的調節(jié)孔，利用不同的孔徑和送粉盤5的轉速實現粉末流量的調節(jié)；送粉盤5、傳動軸9和壓塊10連接成為整體，傳動軸9頂端有調節(jié)螺栓，可對壓塊10的壓力調節(jié)，進而控制送粉盤5的壓力。本發(fā)明克服了直接用直流伺服電機調速過程中對外部電壓變化敏感、以及低速傳動扭矩不足等因素的不利影響，保證了在低速下送粉盤5的平穩(wěn)轉動，具有精確的無脈動送粉速率，可實現連續(xù)、平穩(wěn)送粉。
文檔編號C23C24/00GK1654710SQ20041007346
公開日2005年8月17日 申請日期2004年12月24日 優(yōu)先權日2004年12月24日
發(fā)明者黃衛(wèi)東, 楊海歐, 林鑫, 陳靜 申請人:西北工業(yè)大學