專(zhuān)利名稱(chēng)：同軸吹氣式氣體保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種保護(hù)裝置，尤其是涉及一種在激光強(qiáng)化過(guò)程中防止輻照區(qū)內(nèi)熔池氧化的同軸吹氣式氣體保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
激光強(qiáng)化，如激光合金化、激光淬火、激光熔覆、激光重熔、激光非晶化等，其加熱過(guò)程都是依靠高能量密度的激光束加熱金屬材料表面，金屬材料吸收激光能量后，溫度瞬時(shí)升高到相變溫度或熔點(diǎn)。特別是當(dāng)激光輻照區(qū)溫度較高，形成表面熔池時(shí)，如果表面與空氣接觸，熔池中的金屬及非金屬元素易發(fā)生氧化，導(dǎo)致表面粗糙度增加。同時(shí)，金屬中的碳、 鎢等元素容易氧化燒損，造成表面脫碳、夾雜等，降低表面性能。目前的解決方法是側(cè)向吹氣保護(hù)法，即用一側(cè)向?qū)Ч芘c熔池中心軸成45°角，對(duì)準(zhǔn)激光熔池，導(dǎo)管內(nèi)通以氮?dú)?、氦氣等惰性氣體，靠惰性氣體吹走熔池上方的空氣，來(lái)防止氧化。但是這種側(cè)吹式的方法，存在較多問(wèn)題如側(cè)向吹氣導(dǎo)管難固定，與輻照區(qū)對(duì)準(zhǔn)情況難檢查；只適用于直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不適合圓周、曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)激光頭上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，難以保持始終對(duì)準(zhǔn)輻照區(qū)，防氧化效果較差。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種同軸吹氣式氣體保護(hù)裝置，該同軸氣體保護(hù)裝置不但安裝、固定方便，而且能隨激光頭按任意軌跡運(yùn)動(dòng)，能保證惰性氣流始終對(duì)準(zhǔn)激光輻照區(qū)，防氧化、燒損效果好。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案這種同軸吹氣式氣體保護(hù)裝置，包括激光頭，激光頭內(nèi)設(shè)有激光束通道，激光頭底端連接有氣簾室，氣簾室的底端連接有噴嘴，氣簾室、噴嘴的中間均設(shè)有與激光束通道相對(duì)應(yīng)的氣簾室通道、噴嘴通道，其中噴嘴通道自上而下逐漸變??；氣簾室內(nèi)設(shè)有密封的環(huán)形內(nèi)腔，該環(huán)形內(nèi)腔的外壁設(shè)有氣簾室進(jìn)氣口，環(huán)形內(nèi)腔的內(nèi)壁設(shè)有一組均勻分布并通向氣簾室通道的氣簾室出氣口 ；噴嘴外壁上設(shè)有噴嘴進(jìn)氣口，噴嘴底部設(shè)有噴嘴出氣口 ；噴嘴進(jìn)氣口通過(guò)導(dǎo)管連接在噴嘴氣流分束器的噴嘴氣流分束器出氣口上，氣簾室進(jìn)氣口通過(guò)導(dǎo)管連接在氣簾氣流分束器的氣簾氣流分束器出氣口上。惰性氣體分別從兩個(gè)高壓氣瓶噴出后，分別進(jìn)入氣簾氣流分束器、噴嘴氣流分束器。氣簾氣流分束器將氣體分為四束氣流后進(jìn)入由氣簾室。氣流在氣簾室匯集后，從氣簾室出氣口分為六束氣流從氣簾室通道內(nèi)噴出。六束氣流互相碰撞，形成氣簾，阻止外部空氣從激光束通道進(jìn)入。噴嘴氣流分束器將氣體分為四束氣流后進(jìn)入由噴嘴，隨后從噴嘴室出氣口噴出，四束氣流在噴嘴室底部匯聚，呈倒錐形從噴嘴出氣口噴出，完全籠罩激光輻照區(qū)，從而隔離空氣，防止金屬氧化、燒損。為了更進(jìn)一步完善氣簾室包括相互螺紋連接的上氣簾室、下氣簾室，上氣簾室、下氣簾室之間設(shè)有密封圈。氣簾室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且氣密性好。[0008]氣簾室與激光頭之間設(shè)有與其相對(duì)應(yīng)的焦距調(diào)節(jié)件，該焦距調(diào)節(jié)件的兩端分別螺紋連接在氣簾室、激光頭上。焦距調(diào)節(jié)件可調(diào)節(jié)噴嘴的高低，從而控制噴嘴出氣口所噴出氣體的覆蓋面積。噴嘴氣流分束器包括上噴嘴氣流分束器、下噴嘴氣流分束器，上噴嘴氣流分束器與下噴嘴氣流分束器螺紋連接并形成密封的噴嘴氣流分束器內(nèi)腔，下噴嘴氣流分束器的底端設(shè)有一個(gè)噴嘴氣流分束器進(jìn)氣口和一組噴嘴氣流分束器出氣口。該噴嘴氣流分束器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，有效地將氣流分束，其中噴嘴氣流分束器出氣口的個(gè)數(shù)大小與噴嘴進(jìn)氣口相對(duì)應(yīng)。氣簾氣流分束器包括上氣簾氣流分束器、下氣簾氣流分束器，上氣簾氣流分束器與下氣簾氣流分束器螺紋連接并形成密封的氣簾氣流分束器內(nèi)腔，下氣簾氣流分束器的底端設(shè)有一個(gè)氣簾氣流分束器進(jìn)氣口和一組氣簾氣流分束器出氣口。該氣簾氣流分束器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，有效地將氣流分束，其中氣簾氣流分束器出氣口的個(gè)數(shù)大小與氣簾室進(jìn)氣口相對(duì)應(yīng)。噴嘴氣流分束器、氣簾氣流分束器固定連接在一固定圈上，該固定圈套接在激光頭外，并通過(guò)一緊固件固定在激光頭外。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固地將噴嘴氣流分束器、氣簾氣流分束器固定在激光頭上。本實(shí)用新型有益的效果是本實(shí)用新型能避免激光強(qiáng)化時(shí)熔池或輻照區(qū)與空氣接觸，有效防止金屬及非金屬元素的氧化、燒損，采用的同軸吹氣裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，可隨激光頭做任意方向的運(yùn)動(dòng)。

[0013]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖2為本實(shí)用新型的整體剖視圖；[0015]圖3為本實(shí)用新型激光頭的結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖4為本實(shí)用新型氣體保護(hù)裝置的剖視圖；[0017]圖5為本實(shí)用新型氣體保護(hù)裝置的爆炸分解圖；[0018]圖6為本實(shí)用新型噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖7為本實(shí)用新型下氣簾室的結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖8為本實(shí)用新型上氣簾室的結(jié)構(gòu)示意圖；[0021]圖9為本實(shí)用新型密封圈的結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖10為本實(shí)用新型焦距調(diào)節(jié)件的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023]圖11為本實(shí)用新型噴嘴氣流分束器、氣簾氣流分束器固定在固定圈上的結(jié)構(gòu)示意圖。[0024]附圖標(biāo)記說(shuō)明激光頭1，激光束通道1-1，氣簾室2，氣簾室通道2-1，環(huán)形內(nèi)腔
2-2，氣簾室進(jìn)氣口 2-3，氣簾室出氣口 2-4，噴嘴3，噴嘴通道3_1，噴嘴進(jìn)氣口 3_2，噴嘴出氣口 3-3，噴嘴氣流分束器4，上噴嘴氣流分束器4-1，下噴嘴氣流分束器4-2，噴嘴氣流分束器進(jìn)氣口 4-3，噴嘴氣流分束器出氣口 4-4，噴嘴氣流分束器內(nèi)腔4-5，氣簾氣流分束器5，上氣簾氣流分束器5-1，下氣簾氣流分束器5-2，氣簾氣流分束器進(jìn)氣口 5-3，氣簾氣流分束器出氣口 5-4，氣簾氣流分束器內(nèi)腔5-5，導(dǎo)管6，焦距調(diào)節(jié)件7，上氣簾室8，下氣簾室9，固定圈
410，緊固件11，密封圈12，固定螺絲13。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明參照附圖這種同軸吹氣式氣體保護(hù)裝置，包括激光頭1，激光頭1內(nèi)設(shè)有激光束通道1-1，激光頭1底端連接有氣簾室2，氣簾室2包括相互螺紋連接的上氣簾室8、下氣簾室9，上氣簾室8、下氣簾室9之間設(shè)有密封圈12。氣簾室2的底端連接有噴嘴3，氣簾室2、 噴嘴3的中間均設(shè)有與激光束通道1-1相對(duì)應(yīng)的氣簾室通道2-1、噴嘴通道3-1，其中噴嘴通道3-1自上而下逐漸變?。粴夂熓?內(nèi)設(shè)有密封的環(huán)形內(nèi)腔2-2，該環(huán)形內(nèi)腔2-2的外壁設(shè)有氣簾室進(jìn)氣口 2-3，環(huán)形內(nèi)腔2-2的內(nèi)壁設(shè)有一組均勻分布并通向氣簾室通道2-1的氣簾室出氣口 2-4 ；噴嘴3外壁上設(shè)有噴嘴進(jìn)氣口 3-2，噴嘴3底部設(shè)有噴嘴出氣口 3-3 ；所述噴嘴進(jìn)氣口 3-2通過(guò)導(dǎo)管6連接在噴嘴氣流分束器4的噴嘴氣流分束器出氣口 4-4上， 所述氣簾室進(jìn)氣口 2-3通過(guò)導(dǎo)管4連接在氣簾氣流分束器5的氣簾氣流分束器出氣口 5-4 上。氣簾室2與激光頭1之間設(shè)有與其相對(duì)應(yīng)的焦距調(diào)節(jié)件7，該焦距調(diào)節(jié)件7的兩端分別螺紋連接在氣簾室2、激光頭1上。噴嘴氣流分束器4包括上噴嘴氣流分束器4-1、下噴嘴氣流分束器4-2，上噴嘴氣流分束器4-1與下噴嘴氣流分束器4-2螺紋連接并形成密封的噴嘴氣流分束器內(nèi)腔4-5，下噴嘴氣流分束器4-2的底端設(shè)有一個(gè)噴嘴氣流分束器進(jìn)氣口 4-3和一組噴嘴氣流分束器出氣口 4-4。氣簾氣流分束器5包括上氣簾氣流分束器5-1、 下氣簾氣流分束器5-2，上氣簾氣流分束器5-1與下氣簾氣流分束器5-2螺紋連接并形成密封的氣簾氣流分束器內(nèi)腔5-5，下氣簾氣流分束器5-2的底端設(shè)有一個(gè)氣簾氣流分束器進(jìn)氣口 5-3和一組氣簾氣流分束器出氣口 5-4。噴嘴氣流分束器4、氣簾氣流分束器5固定連接在一固定圈10上，該固定圈10套接在激光頭1外，并通過(guò)一緊固件11固定在激光頭 1外。在實(shí)際使用時(shí)，激光頭1通過(guò)固定螺絲13與機(jī)床安裝在一起。激光束沿著激光束通道1-1輻射到工件表面，當(dāng)輻照區(qū)溫度比較高時(shí)，會(huì)在工件表面形成熔池。本結(jié)構(gòu)中的氣體采用氮?dú)饣蚝獾榷栊詺怏w為保護(hù)氣體。實(shí)際使用時(shí)，需要兩只裝有上述氣體的高壓氣瓶。圖1中，高壓惰性氣體流沿著導(dǎo)管4從噴嘴氣流分束器進(jìn)氣口 3-2和氣簾氣流分束器進(jìn)氣口 5-3進(jìn)入。高壓氣流在氣流分束后，由一束氣流各分為四束， 分別從噴嘴氣流分束器出氣口 3-3和氣簾氣流分束器出氣口 2-4噴出。在實(shí)際使用中，噴嘴氣流分束器出氣口 4-4與噴嘴進(jìn)氣口 3-2通過(guò)導(dǎo)管4相連接。 同時(shí)，氣簾氣流分束器出氣口 5-4與氣簾室進(jìn)氣口 2-3通過(guò)導(dǎo)管4相連接。從氣簾氣流分束器出氣口 5-4噴出的四束氣流沿著導(dǎo)管4從氣簾室進(jìn)氣口 2-3進(jìn)入環(huán)形內(nèi)腔2-2。從氣簾室進(jìn)氣口 2-3進(jìn)入的四束氣流在環(huán)形內(nèi)腔2-2匯集后，從氣簾室出氣口 2-4噴出。氣簾室出氣口 2-4總共有六個(gè)，沿圓周方向均勻分布。高壓氣流從氣簾室出氣口 2-4噴出后，互相碰撞，形成一氣簾，阻止外部空氣從氣簾室通道2-1進(jìn)入，但不影響激光束通過(guò)。從噴嘴氣流分束器出氣口 4-4噴出的四束氣流沿著導(dǎo)管4從噴嘴進(jìn)氣口 3-2進(jìn)入噴嘴3，隨后從，噴嘴出氣口 3-3噴出，后四束氣流在噴嘴3下方匯聚，呈倒錐形從噴嘴出氣口 3-3噴出。通過(guò)旋轉(zhuǎn)焦距調(diào)節(jié)件7及氣簾室2上部螺紋，可調(diào)節(jié)整個(gè)氣體保護(hù)裝置的高度，使從噴嘴出氣口 3-3噴出的惰性氣體流正好完全籠罩激光熔池，從而隔離空氣，防止金屬氧化、燒損。 雖然本實(shí)用新型已通過(guò)參考優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了圖示和描述，但是，本專(zhuān)業(yè)普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，可作形式和細(xì)節(jié)上的各種各樣變化。
權(quán)利要求1.一種同軸吹氣式氣體保護(hù)裝置，包括激光頭(1)，激光頭(1)內(nèi)設(shè)有激光束通道 (1-1)，其特征是所述激光頭(1)底端連接有氣簾室(2)，氣簾室(2)的底端連接有噴嘴(3)，氣簾室(2)、噴嘴(3)的中間均設(shè)有與激光束通道(1-1)相對(duì)應(yīng)的氣簾室通道(2-1)、噴嘴通道(3-1)，其中噴嘴通道(3-1)自上而下逐漸變??；氣簾室(2)內(nèi)設(shè)有密封的環(huán)形內(nèi)腔 (2-2)，該環(huán)形內(nèi)腔(2-2)的外壁設(shè)有氣簾室進(jìn)氣口(2-3)，環(huán)形內(nèi)腔(2-2)的內(nèi)壁設(shè)有一組均勻分布并通向氣簾室通道(2-1)的氣簾室出氣口(2-4);噴嘴(3)外壁上設(shè)有噴嘴進(jìn)氣口 (3-2 )，噴嘴(3 )底部設(shè)有噴嘴出氣口( 3-3 )；所述噴嘴進(jìn)氣口( 3-2 )通過(guò)導(dǎo)管(6 )連接在噴嘴氣流分束器(4)的噴嘴氣流分束器出氣口(4-4)上，所述氣簾室進(jìn)氣口(2-3)通過(guò)導(dǎo)管(4)連接在氣簾氣流分束器(5)的氣簾氣流分束器出氣口(5-4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸吹氣式氣體保護(hù)裝置，其特征是所述氣簾室(2)包括相互螺紋連接的上氣簾室(8)、下氣簾室(9)，上氣簾室(8)、下氣簾室(9)之間設(shè)有密封圈 (12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同軸吹氣式氣體保護(hù)裝置，其特征是所述氣簾室(2)與激光頭(1)之間設(shè)有與其相對(duì)應(yīng)的焦距調(diào)節(jié)件(7)，該焦距調(diào)節(jié)件(7)的兩端分別螺紋連接在氣簾室(2)、激光頭(1)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸吹氣式氣體保護(hù)裝置，其特征是所述噴嘴氣流分束器(4)包括上噴嘴氣流分束器(4-1)、下噴嘴氣流分束器(4-2)，上噴嘴氣流分束器(4-1)與下噴嘴氣流分束器(4-2)螺紋連接并形成密封的噴嘴氣流分束器內(nèi)腔(4-5)，下噴嘴氣流分束器(4-2)的底端設(shè)有一個(gè)噴嘴氣流分束器進(jìn)氣口(4-3)和一組噴嘴氣流分束器出氣口 (4-4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸吹氣式氣體保護(hù)裝置，其特征是所述氣簾氣流分束器(5)包括上氣簾氣流分束器(5-1)、下氣簾氣流分束器(5-2)，上氣簾氣流分束器(5-1)與下氣簾氣流分束器(5-2)螺紋連接并形成密封的氣簾氣流分束器內(nèi)腔(5-5)，下氣簾氣流分束器(5-2)的底端設(shè)有一個(gè)氣簾氣流分束器進(jìn)氣口(5-3)和一組氣簾氣流分束器出氣口 (5-4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的同軸吹氣式氣體保護(hù)裝置，其特征是所述噴嘴氣流分束器(4)、氣簾氣流分束器(5)固定連接在一固定圈(10)上，該固定圈(10)套接在激光頭 (1)外，并通過(guò)一緊固件(11)固定在激光頭(1)外。
專(zhuān)利摘要一種同軸吹氣式氣體保護(hù)裝置，包括激光頭，激光頭內(nèi)設(shè)有激光束通道，激光頭底端連接有氣簾室，氣簾室的底端連接有噴嘴，氣簾室、噴嘴的中間均設(shè)有與激光束通道相對(duì)應(yīng)的氣簾室通道、噴嘴通道，其中噴嘴通道自上而下逐漸變小；氣簾室內(nèi)設(shè)有密封的環(huán)形內(nèi)腔，該環(huán)形內(nèi)腔的外壁設(shè)有氣簾室進(jìn)氣口，環(huán)形內(nèi)腔的內(nèi)壁設(shè)有一組均勻分布并通向氣簾室通道的氣簾室出氣口；噴嘴外壁上設(shè)有噴嘴進(jìn)氣口，噴嘴底部設(shè)有噴嘴出氣口。本實(shí)用新型能避免激光強(qiáng)化時(shí)熔池或輻照區(qū)與空氣接觸，有效防止金屬及非金屬元素的氧化、燒損，采用的同軸吹氣裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，可隨激光頭做任意方向的運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)C21D1/74GK202099345SQ20112019697
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者張偉 申請(qǐng)人:浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院