專利名稱：提高激光熔覆效果的方法及噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高激光熔覆效果的方法及噴頭，屬于激光熔覆領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激光熔覆即高能激光表面熔覆，其物理過程為，在高能激光光束的照射下，基材表面被迅速融化，液態(tài)的金屬形成一個(gè)小規(guī)模的熔池，在這個(gè)熔池中，原本的金屬材料與被添加的粉末相互混合，形成ー層新的液態(tài)金屬層， 待激光光束經(jīng)過以后，熔池的溫度降低，液態(tài)金屬迅速冷卻，在金屬表面形成一層新的固態(tài)熔覆層。激光熔覆可極大的改變該關(guān)鍵部位的金屬性能，如硬度、耐磨性、耐熱性、抗腐蝕性等。為防止金屬在高溫下氧化，在熔覆噴頭中設(shè)計(jì)保護(hù)氣體通道，在進(jìn)行激光熔覆的同時(shí)噴射保護(hù)氣體，形成保護(hù)氣體場以保護(hù)金屬不被氧化?，F(xiàn)有技術(shù)中通常只使用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，雖具有一定的作用，但熔覆層表面不平滑，充滿氣孔，并由于表面張カ不夠，熔覆表面有塌陷現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于提高激光熔覆效果的方法及嗔頭。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種提高激光熔覆效果的方法，在激光熔覆中使用多種保護(hù)氣體，不同的保護(hù)氣體具有不同的氣壓，且分子量低的保護(hù)氣體的氣壓低于分子量高的保護(hù)氣體的氣壓。優(yōu)選地，在激光熔覆時(shí)，在噴頭的一條通道通入氦氣作為保護(hù)氣體，在噴頭的另ー條通道同時(shí)通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，氦氣的氣壓低于氮?dú)獾臍鈮?。進(jìn)ー步地，氦氣的體積占氦氣和氮?dú)獾目傮w積的20%以上。更進(jìn)ー步地,氦氣的氣壓為I. 5 2個(gè)大氣壓,氮?dú)獾臍鈮簽? 5個(gè)大氣壓。本發(fā)明所提供的另ー技術(shù)方案為一種用于上述的提高激光熔覆效果的方法的噴頭，它具有開設(shè)在該噴頭中央的激光通道、開設(shè)在激光通道周圍的一端與一種保護(hù)氣體添加裝置相連接另一端貫穿噴頭底面的第一保護(hù)氣體通道、開設(shè)在第一保護(hù)氣體通道外圍的一端與粉末添加裝置相連接另一端貫穿噴頭底面的粉末通道、開設(shè)在粉末通道外圍的一端與另ー種保護(hù)氣體添加裝置相連接另一端貫穿噴頭底面的第二保護(hù)氣體通道。優(yōu)選地，第一保護(hù)氣體通道的一端與氦氣添加裝置相連接，第二保護(hù)氣體通道與氮?dú)馓砑友b置相連接。更優(yōu)地，第一保護(hù)氣體通道有多個(gè)，且繞激光通道的中心軸均勻分布；第二保護(hù)氣體通道有多個(gè)，且繞激光通道的中心軸均勻分布。本發(fā)明還提供一技術(shù)方案一種用于上述的提高激光熔覆效果的方法的噴頭，它具有開設(shè)在該噴頭中央的激光通道、開設(shè)在噴頭上一端與ー種保護(hù)氣體添加裝置相連接另一端激光通道相連通的第一保護(hù)氣體入口、開設(shè)在激光通道周圍的一端與粉末添加裝置相連接另一端貫穿噴頭底面的粉末通道、開設(shè)在粉末通道外圍的一端與另一種保護(hù)氣體添加裝置相連接另一端貫穿噴頭底面的第二保護(hù)氣體通道。優(yōu)選地，第一保護(hù)氣體入口的一端與氦氣添加裝置相連接，第二保護(hù)氣體通道與氮?dú)馓砑友b置相連接。更優(yōu)地，第一保護(hù)氣體入口與激光通道相連接處在豎直方向上距離噴頭底面大于等于5cm。更優(yōu)地，第一保護(hù)氣體入口有多個(gè)，且繞激光通道的中心軸均勻分布；第二保護(hù)氣體通道有多個(gè)，且繞激光通道的中心軸均勻分布。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提高激光熔覆效果的方法及噴頭，通過使用不用化學(xué)成分、不同氣壓的保護(hù)氣體，同時(shí)保護(hù)粉末流場與工作環(huán)境，可以極大提高熔覆質(zhì)量；在噴頭內(nèi)部設(shè)計(jì)了多重保護(hù)氣體通道，可在熔覆中使用多種不同成分、不同氣壓的保護(hù) 氣體，提高熔覆層質(zhì)量，減少裂紋、縮松、縮孔，提高熔覆層致密性。


附圖I為本發(fā)明實(shí)施例一中噴頭的結(jié)構(gòu)示意 附圖2為本發(fā)明實(shí)施例二中噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖。其中
I、噴頭；2、激光通道；3、粉末通道；4、第一保護(hù)氣體通道；5、第二保護(hù)氣體通道；6、激光束；7、待熔覆加工件；8、熔覆層；9、第一保護(hù)氣體入口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。實(shí)施例一
本實(shí)施例提供了一種提高激光熔覆效果的方法，在激光熔覆時(shí)，在噴頭的一條通道通入氦氣作為保護(hù)氣體，在噴頭的另一條通道同時(shí)通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，氦氣和氮?dú)馔瑫r(shí)從噴頭噴出。氦氣的體積占氦氣和氮?dú)獾目傮w積的20%以上,氦氣的氣壓低于氮?dú)獾臍鈮?。氮?dú)獗容^便宜，但只能防止氧化，而且抗氧化功能不如氦氣。氦氣不但能抗氧化，而且惰性更強(qiáng)，能防止金屬粉末的其他反應(yīng)，但是價(jià)格昂貴。氦氣的保護(hù)性能比氮?dú)鈴?qiáng),但是經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn),在氮?dú)馀c氦氣的混合氣體中，若氦氣的體積比在20%以上，這種混合氣體的保護(hù)性能與純氦氣非常接近，經(jīng)濟(jì)性很強(qiáng)。氦氣的氣壓為I. 5 2個(gè)大氣壓,氮?dú)獾臍鈮簽? 5個(gè)大氣壓。本實(shí)施例所提供的另一技術(shù)方案為一種用于上述提高激光熔覆效果的方法的噴頭，如附圖I所示，它具有開設(shè)在該噴頭I中央的激光通道2、開設(shè)在激光通道2周圍的一端與一種保護(hù)氣體添加裝置相連接另一端貫穿噴頭I底面的第一保護(hù)氣體通道4、開設(shè)在第一保護(hù)氣體通道4外圍的一端與粉末添加裝置相連接另一端貫穿噴頭I底面的粉末通道
3、開設(shè)在粉末通道3外圍的一端與另一種保護(hù)氣體添加裝置相連接另一端貫穿噴頭I底面的第二保護(hù)氣體通道5。第一保護(hù)氣體通道4有多個(gè)，且繞激光通道2的中心軸均勻分布；第二保護(hù)氣體通道5有多個(gè)，且繞激光通道2的中心軸均勻分布。第一保護(hù)氣體通道4的一端與氦氣添加裝置相連接,氦氣在激光與粉末之間噴出，有助于增強(qiáng)粉末流場的均勻性，第二保護(hù)氣體通道5與氮?dú)馓砑友b置相連接，氮?dú)庠诜勰┩鈬鷩姵觯兄谠鰪?qiáng)粉末流場的集中性和集束性。每個(gè)第一保護(hù)氣體通道4和第二保護(hù)氣體通道5的氣體入ロ處的尺寸大于氣體出ロ處的尺寸，以增加氣體從噴頭噴射出時(shí)的壓力。在多種保護(hù)氣體覆蓋下的熔覆層表面 平滑，無孔洞與裂紋，表面張力足夠，熔覆層中央收縮，符合熔覆高度要求。實(shí)施例ニ
本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于一種用于上述的提高激光熔覆效果的方法的噴頭，如附圖2所示，它具有開設(shè)在該噴頭I中央的激光通道2、開設(shè)在噴頭I上一端與一種保護(hù)氣體添加裝置相連接另一端激光通道2相連通的第一保護(hù)氣體入口 9、開設(shè)在激光通道2周圍的一端與粉末添加裝置相連接另一端貫穿噴頭I底面的粉末通道3、開設(shè)在粉末通道3外圍的一端與另ー種保護(hù)氣體添加裝置相連接另一端貫穿噴頭I底面的第二保護(hù)氣體通道5。第一保護(hù)氣體入口 9的一端與氦氣添加裝置相連接，第二保護(hù)氣體通道5與氮?dú)馓砑友b置相連接。第一保護(hù)氣體入ロ 9與激光通道2相連接處在豎直方向上距離噴頭I底面大于等于5cm，以保證保護(hù)氣體從中央通道噴出前在其內(nèi)形成風(fēng)向穩(wěn)定的流動(dòng)風(fēng)，進(jìn)而確保粉末不被沖進(jìn)中央通道，同時(shí)也可保證保護(hù)氣體從中央通道噴射出后與粉末充分混合。第一保護(hù)氣體入口 9有多個(gè)，且繞激光通道2的中心軸均勻分布；第二保護(hù)氣體通道5有多個(gè)，且繞激光通道2的中心軸均勻分布。上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高激光熔覆效果的方法，其特征在于在激光熔覆中使用多種保護(hù)氣體，不同的保護(hù)氣體具有不同的氣壓，且分子量低的保護(hù)氣體的氣壓低于分子量高的保護(hù)氣體的氣壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高激光熔覆效果的方法，其特征在于在激光熔覆時(shí)，在噴頭的一條通道通入氦氣作為保護(hù)氣體，在噴頭的另一條通道同時(shí)通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，氦氣的氣壓低于氮?dú)獾臍鈮骸?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高激光熔覆效果的方法，其特征在于所述氦氣的體積占氦氣和氮?dú)獾目傮w積的20%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高激光熔覆效果的方法，其特征在于所述氦氣的氣壓為I. 5 2個(gè)大氣壓，氮?dú)獾臍鈮簽? 5個(gè)大氣壓。
5.一種用于權(quán)利要求I所述的提高激光熔覆效果的方法的噴頭，其特征在于它具有開設(shè)在該噴頭(I)中央的激光通道(2)、開設(shè)在所述激光通道(2)周圍的一端與一種保護(hù)氣體添加裝置相連接另一端貫穿噴頭(I)底面的第一保護(hù)氣體通道(4)、開設(shè)在所述第一保護(hù)氣體通道(4 )外圍的一端與粉末添加裝置相連接另一端貫穿所述噴頭(I)底面的粉末通道(3)、開設(shè)在所述粉末通道(3)外圍的一端與另一種保護(hù)氣體添加裝置相連接另一端貫穿噴頭(I)底面的第二保護(hù)氣體通道(5 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴頭，其特征在于所述的第一保護(hù)氣體通道(4)的一端與氦氣添加裝置相連接，所述的第二保護(hù)氣體通道(5)與氮?dú)馓砑友b置相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴頭，其特征在于所述的第一保護(hù)氣體通道(4)有多個(gè)，且繞激光通道(2)的中心軸均勻分布；所述的第二保護(hù)氣體通道(5)有多個(gè)，且繞激光通道(2)的中心軸均勻分布。
8.一種用于權(quán)利要求I所述的提高激光熔覆效果的方法的噴頭，其特征在于它具有開設(shè)在該噴頭(I)中央的激光通道(2)、開設(shè)在所述噴頭(I)上一端與一種保護(hù)氣體添加裝置相連接另一端所述激光通道(2)相連通的第一保護(hù)氣體入口(9)、開設(shè)在所述激光通道(2 )周圍的一端與粉末添加裝置相連接另一端貫穿所述噴頭(I)底面的粉末通道(3 )、開設(shè)在所述粉末通道(3)外圍的一端與另一種保護(hù)氣體添加裝置相連接另一端貫穿噴頭(I)底面的第二保護(hù)氣體通道(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴頭，其特征在于所述的第一保護(hù)氣體入口(9)的一端與氦氣添加裝置相連接，所述的第二保護(hù)氣體通道(5)與氮?dú)馓砑友b置相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴頭，其特征在于所述的第一保護(hù)氣體入口(9)與激光通道(2)相連接處在豎直方向上距離噴頭(I)底面大于等于5cm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高激光熔覆效果的方法及噴頭。一種提高激光熔覆效果的方法，在激光熔覆中使用多種保護(hù)氣體，不同的保護(hù)氣體具有不同的氣壓，且分子量低的保護(hù)氣體的氣壓低于分子量高的保護(hù)氣體的氣壓。通過使用不用化學(xué)成分、不同氣壓的保護(hù)氣體，同時(shí)保護(hù)粉末流場與工作環(huán)境，可以極大提高熔覆質(zhì)量；在噴頭內(nèi)部設(shè)計(jì)了多重保護(hù)氣體通道，可在熔覆中使用多種不同成分、不同氣壓的保護(hù)氣體，提高熔覆層質(zhì)量，減少裂紋、縮松、縮孔，提高熔覆層致密性。
文檔編號C23C24/10GK102864451SQ20121030898
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者張翀昊, 柳岸敏, 黃佳欣, 黃和芳, 張祖洪 申請人:張家港市和昊激光科技有限公司