專利名稱：自重式激光熔覆送粉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬激光熔覆工藝裝置類。
現(xiàn)有的激光熔覆主要有兩種工藝方式預(yù)置涂層法和同步送料法。其中，同步送料法就是在激光束照射基材表面的同時(shí)，將選定的合金送入激光熔池的方法。送入的合金可以是絲狀，也可以是粉末狀。由于粉末對(duì)CO2激光的吸收率高于絲狀，因此人們研究的重點(diǎn)主要放在送粉器的研制上，先后制作了氣體動(dòng)力吹送式送粉器和自重式送粉器。
然而，已有的送粉器都存在明顯的不足，就是粉末利用率較低，例如PB90－263609所介紹的氣體動(dòng)力送粉器的粉末利用率只有20％，其它的送粉器的粉末利用率最高不超過70％。
本實(shí)用新型的目的是研制一種粉末流量易于調(diào)控，粉末流速穩(wěn)定，粉末利用率高且能滿足不同激光熔覆工藝要求的激光熔覆送粉裝置。
本實(shí)用新型的構(gòu)成包括四部分(圖一)刮扳式送粉器(1)、支架(2)、輸粉管道(3)、噴嘴(4)。其技術(shù)要點(diǎn)是1.采用括扳式送粉器控制粉末流量。刮扳式送粉器(1)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖為由電機(jī)經(jīng)蝸輪蝸桿帶動(dòng)平面轉(zhuǎn)盤(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，使儲(chǔ)粉漏斗(6)中的粉末源源不斷地流至平面轉(zhuǎn)盤(5)上。當(dāng)載有粉末的平面轉(zhuǎn)盤(5)轉(zhuǎn)至刮扳(8)處時(shí)，原與轉(zhuǎn)盤同步運(yùn)動(dòng)的粉末受阻而在刮扳(8)處堆積，當(dāng)堆積量達(dá)到一定值時(shí)，便沿轉(zhuǎn)盤邊緣持續(xù)落入漏斗(10)中，并形成穩(wěn)定的粉末流。落入漏斗(10)中的合金粉末在重力及輔助氣體(15)的作用下，經(jīng)輸粉管道(3)送至激光作用區(qū)(11)，通過調(diào)節(jié)電機(jī)電壓，或更換儲(chǔ)粉漏斗(6)中的出粉嘴(9)的直徑，或改變出粉嘴(9)與平面轉(zhuǎn)盤(5)之間的間距，可以方便地調(diào)控粉末流量的大小。
2.采用支架(2)升高刮扳式送粉器(1)，使粉末在重力驅(qū)動(dòng)下，沿輸粉管道(3)經(jīng)噴嘴(4)至激光作用區(qū)(11)。
采用支架調(diào)整，升高刮扳式送粉器(1)的高度，達(dá)到不用或只用少量輔助氣體(15)，以重力為主要?jiǎng)恿Γ瑢⒎勰┧椭良す庾饔脜^(qū)(11)，就可以降低粉末運(yùn)行速度，減小粉末于噴嘴(4)的發(fā)散角，從而獲得高的粉末利用率。
3.噴嘴(4)的大小要與粉末流量相適應(yīng)。過大直徑的噴嘴，粉末易損耗，過小直徑的噴嘴又易導(dǎo)至堵粉。一般噴嘴直徑選在2～3mm為宜。


圖一為自重式激光熔覆送粉裝置結(jié)構(gòu)原理圖。其中(1)刮扳式送粉器，(2)支架、(3)輸粉管道、(4)噴嘴、(5)平面轉(zhuǎn)盤、(6)儲(chǔ)粉漏斗、(7)合金粉末、(8)刮扳、(9)出粉嘴、(10)漏斗、(11)激光作用區(qū)、(12)激光束、(13)導(dǎo)光筒、(14)工作臺(tái)、(15)輔助氣體工作臺(tái)邊箭頭所指方向?yàn)楣ぷ髋_(tái)運(yùn)動(dòng)方向。
實(shí)施例為了考核該送粉器的粉末利用率高低，我們采用A3鋼作為基材，WF150不銹鋼合金粉(成分Ni，29.7％wt；W，4.55％wt；Cr， 14.79％wt；Mo，0.99％wt；Si，1.1－2.4％wt；B，2.3－3.2％wt；余Fe)作為熔覆用粉。測(cè)定方法是將準(zhǔn)備好的標(biāo)準(zhǔn)試樣在化學(xué)天平上(精密度0.1克)稱重后，記下其原始重量Qi，用游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣的長度L，測(cè)三次后取平均值。激光熔覆試驗(yàn)后，將試樣在盛有灑精的器皿中用鋼絲刷洗凈，烘干后稱重，記錄此時(shí)的重量Qf，則試樣的實(shí)際增重為△Qf＝Qf－Qi；由于選用的掃描速度Vs及粉末流量Vg均已知，則激光熔覆時(shí)試樣的應(yīng)增重量(即實(shí)際注入量)為△Gr＝(L／Vs)×Vg，因此，△Gf／△Gr即為粉末利用率。每個(gè)參數(shù)量重復(fù)三次后取平均值。粉末利用率的測(cè)試結(jié)果見表I。
表Ⅰ 粉末利用率測(cè)試結(jié)果<

>表I中，P為激光器輸出功率，d為光斑直徑，Vs為掃描速度。
由表I可知，本送粉器在給定激光工藝參數(shù)下粉末浪費(fèi)極少，粉末利用率最高可達(dá)94％以上，從根本上克服了其它送粉器粉末浪費(fèi)大的毛病。
該刮扳式送粉器在動(dòng)態(tài)測(cè)量下，當(dāng)送粉量大于5g／min時(shí)，每分鐘波動(dòng)值不大于2％；當(dāng)送粉量小于5g／min時(shí)，每分鐘波動(dòng)值不大于±3％，適用于－60＋320目的合金粉末，可用于各種熔覆工藝，粉末流量為2－80g／min。
權(quán)利要求1.一種由刮板式送粉器(1)、支架(2)、輸粉管道(3)和噴嘴(4)組成的自重式激光熔覆送粉裝置，其特征在于，在送粉器中有由蝸輪蝸桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的平面轉(zhuǎn)盤，在所說的平面轉(zhuǎn)盤上方有可使粉末源源不斷地流到平面轉(zhuǎn)盤上的儲(chǔ)粉漏斗，在平面轉(zhuǎn)盤的上面還有可阻止粉末運(yùn)動(dòng)而使粉末堆積的刮板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的送粉裝置，其特征在于用支架升高刮板式送粉器，靠重力驅(qū)動(dòng)粉末流至激光作用區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的送粉裝置，其特征在于噴嘴直徑選在2－3mm為宜。
專利摘要一種自重式激光熔覆送粉裝置，其屬于激光熔覆送粉器類。該裝置采用括板式送粉器調(diào)節(jié)粉末流量，用支架升高括板式選粉器，靠重力驅(qū)動(dòng)粉末流至激光作用區(qū)。使用該裝置可以獲得激光熔覆時(shí)粉末利用率高、粉末流量連續(xù)可調(diào)，流速穩(wěn)定的顯著效果。該裝置可用于熔覆不同種類的合金，且滿足不同激光熔覆工藝的要求。
文檔編號(hào)C23C24/10GK2150214SQ9222090
公開日1993年12月22日 申請(qǐng)日期1992年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月21日
發(fā)明者曾曉雁, 朱蓓蒂, 陶曾毅, 胡項(xiàng) 申請(qǐng)人:華中理工大學(xué)