本發(fā)明屬于材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于濕法水下激光在線維修技術(shù)的多層同軸送粉裝置。

背景技術(shù)：

受損零件的在線修復(fù)一直是人們孜孜追求的一種維修方式，這種維修方式要求對零件的原位不拆解維修，因此，維修的實施將面臨零件的具體服役環(huán)境，其中，最具挑戰(zhàn)性的就是水環(huán)境下的零件在線維修。目前，國內(nèi)外已經(jīng)發(fā)展出多種水下在線維修技術(shù)，其中最具代表性的是水下焊接技術(shù)，該技術(shù)采用特殊的焊接耗材直接在水環(huán)境中在進行焊接維修，其效果良好，然而隨著水環(huán)境的加深，此種技術(shù)的適應(yīng)性就變得越來越差，為此人們引進了其它的水下在線維修技術(shù)。局部干法激光維修技術(shù)就是其中最典型的水下維修新技術(shù)，然而，局部干法激光焊接采用的局部干燥環(huán)境的營造并不簡單，并且隨著水壓越來越大其可行性也變得越來越低。

直接在水環(huán)境下的激光維修技術(shù)可以很好地避免這些問題，并且可以適應(yīng)深水環(huán)境下的在線維修，但是，目前該技術(shù)的發(fā)展才剛剛起步，其相應(yīng)的配套設(shè)施發(fā)展并不完善，其中維修過程中的原料輸送就面臨著非常大的困難。在空氣環(huán)境中，可以采用惰性氣體吹送粉材的方式解決激光加工過程的送料問題，也可以采取同步輸送絲材的方式來完成此過程。但是在水環(huán)境中要面臨強大的靜水壓力，采用惰性氣體吹送粉材是不可能的，考慮到現(xiàn)有的技術(shù)手段，則只能采取送絲的方式來完成激光加工過程的送料問題。然而，采用絲材輸送的方式并不能發(fā)揮在線維修的靈活性，不能根據(jù)不同材料的不同要求方便的改變成分配比。根據(jù)不同要求靈活的改變材料成分正是粉材所具備的優(yōu)勢之一，為此，想要發(fā)揮出水下在線維修技術(shù)的靈活性，有效的水下粉材輸送裝置的開發(fā)是必要的。

有研究表明，采用單一的金屬粉體材料作為水下激光修復(fù)耗材所制備出的修復(fù)層成形質(zhì)量較差，采用保護藥皮覆蓋金屬粉末層的送料方式制備出的修復(fù)層質(zhì)量有較大幅度的改善，采用呈梯度的多層耗材的送料方式制備出的修復(fù)層質(zhì)量有了更大幅度的提升。綜合來看，簡單的送料裝置并不能滿足水下在線維修的需求，開發(fā)一種專用送粉裝置對于水下在線激光維修技術(shù)的發(fā)展具有重要的促進作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對濕法水下激光在線維修技術(shù)的耗材送給需求，解決現(xiàn)有激光在線維修送料設(shè)備難以直接置于水下，熔覆效率較低的問題，而提供一種新型的用于濕法水下激光在線維修的多層同軸粉料輸送裝置。

本發(fā)明用于濕法水下激光在線維修的多層同軸粉料輸送裝置防水殼體、輸送管組件、料斗盒、電機齒輪盒、攪拌裝置和多層同軸輸送頭，輸送管組件包括2根水平間隔設(shè)置的輸送管，2根輸送管的一端均分別與電機齒輪盒相通，2根輸送管的另一端相交并延伸形成輸出管段，輸出管段的管端開有多個出料口，2根輸送管之間通過支管相連通，在每根輸送管內(nèi)設(shè)置有螺旋輸送桿，每根螺旋輸送桿伸入電機齒輪盒的一端均設(shè)置有從動輪，2根螺旋輸送桿上的從動輪相互嚙合，在電機齒輪盒中設(shè)置有第一電機，在第一電機的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有主動輪，該主動輪與一根螺旋輸送桿上的從動輪相互嚙合，在電機齒輪盒的上方設(shè)置有料斗盒，在料斗盒中設(shè)置有攪拌裝置，料斗盒的下部呈漏斗形，料斗盒的下料口通過連接管與輸送管組件中的支管相連通，料斗盒、輸送管組件和電機齒輪盒形成粉料輸送組件，在防水殼體內(nèi)放置有多個粉料輸送組件，輸送管組件中的輸出管段的出料口從防水殼體的側(cè)壁伸出；

其中多層同軸輸送頭為半圓盤，在半圓盤的一側(cè)盤面開有多條同軸圓弧槽，在半圓盤的另一側(cè)盤面開有多個圓口，每個圓口均與圓弧槽相通，金屬軟管的一端與輸出管段的出料口相連，金屬軟管的另一端與多層同軸輸送頭中的一個圓口相連。

本發(fā)明用于濕法水下激光在線維修的多層同軸粉料輸送裝置能夠根據(jù)不同的維修需求更換相應(yīng)的配件，使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，且使用壽命長，能有效解決現(xiàn)有濕法水下激光維修技術(shù)設(shè)備不配套的問題。

本發(fā)明所述的用于濕法水下激光在線維修的多層同軸粉料輸送裝置包含以下優(yōu)點與效益：

1、本發(fā)明采用機械輸送的方式，并且?guī)в袛嚢韫δ?，在輸送口端部采用了單向流通閥，避免了水環(huán)境下的液體回流問題；

2、本發(fā)明采用了伺服電機驅(qū)動的螺旋輸送裝置，可通過控制電機的轉(zhuǎn)速來控制粉料的輸送量；

3、本發(fā)明采用往復(fù)式雙路送粉寬管，保證了送粉的連續(xù)性；

4、本發(fā)明用于濕法水下激光在線維修的多層同軸粉料輸送裝置能夠直接在水下工作，采用的多層同軸輸送頭，針對水下環(huán)境中的激光修復(fù)過程，實現(xiàn)了多層耗材的送料，從而有效解決了單層材料成形質(zhì)量不佳的問題；

5、本發(fā)明采用的可撓性金屬軟管連接方式一方面解決了高靜水壓力下塑料軟管易變形的問題，另一方面為水下激光加工過程的柔性需求提供了一定的保障，本發(fā)明的用于濕法水下激光在線維修的多層同軸粉料輸送裝置可適用于水下300m以下，熔覆效率高，可以與空氣中的熔覆速度相當，達到0.1～0.2平方米每小時。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于濕法水下激光在線維修的多層同軸粉料輸送裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為粉料輸送組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為具體實施方式七所述的攪拌裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為螺旋輸送桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為具體實施方式二所述的輸送管內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為多層同軸輸送頭的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為多層同軸輸送頭的背面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式用于濕法水下激光在線維修的多層同軸粉料輸送裝置防水殼體1、輸送管組件2、料斗盒3、電機齒輪盒4、攪拌裝置5和多層同軸輸送頭12，輸送管組件2包括2根水平間隔設(shè)置的輸送管2-1，2根輸送管2-1的一端均分別與電機齒輪盒4相通，2根輸送管2-1的另一端相交并延伸形成輸出管段2-2，輸出管段2-2的管端開有多個出料口，2根輸送管2-1之間通過支管2-3相連通，在每根輸送管2-1內(nèi)設(shè)置有螺旋輸送桿8，每根螺旋輸送桿8伸入電機齒輪盒4的一端均設(shè)置有從動輪13，2根螺旋輸送桿8上的從動輪13相互嚙合，在電機齒輪盒4中設(shè)置有第一電機9，在第一電機9的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有主動輪10，該主動輪10與一根螺旋輸送桿8上的從動輪13相互嚙合，在電機齒輪盒4的上方設(shè)置有料斗盒3，在料斗盒3中設(shè)置有攪拌裝置5，料斗盒3的下部呈漏斗形，料斗盒3的下料口通過連接管6與輸送管組件2中的支管2-3相連通，料斗盒3、輸送管組件2和電機齒輪盒4形成粉料輸送組件，在防水殼體1內(nèi)放置有多個粉料輸送組件，輸送管組件2中的輸出管段2-2的出料口從防水殼體1的側(cè)壁伸出；

其中多層同軸輸送頭12為半圓盤，在半圓盤的一側(cè)盤面開有多條同軸圓弧槽12-1，在半圓盤的另一側(cè)盤面開有多個圓口12-2，每個圓口12-2均與圓弧槽12-1相通，金屬軟管的一端與輸出管段2-2的出料口相連，金屬軟管的另一端與多層同軸輸送頭12中的一個圓口12-2相連。

本實施方式用于濕法水下激光在線維修技術(shù)的多層同軸送粉裝置，其主要包括送料主體和輸送頭，兩者采用可撓性金屬軟管連接；

所述送料主體包括防水殼體、輸送管組件和料斗盒，其中料斗之間可采用金屬橫梁連接，料斗主體通過三角支撐結(jié)構(gòu)與殼體連接，以保證料斗的穩(wěn)定性，防止送料過程中的抖動和共振。

本實施方式封閉型料斗帶有機械攪拌功能，其作用是保證輸送過程中粉料的均勻，攪拌裝置設(shè)于料斗蓋上，由伺服電機驅(qū)動，蓋子與料斗連接位置設(shè)有防水電接觸點以供伺服電機的電力驅(qū)動需求；

所述輸送管組件具備機械輸送功能，采用螺旋輸送桿內(nèi)置于輸送管，螺旋桿外沿與輸送管緊密貼合，形成局部密封空間以防止輸送過程中漏料，所述每套輸送管組件都有兩根輸送管組成，可以完成往復(fù)式送粉；

所述螺旋輸送桿由往復(fù)式伺服電機驅(qū)動，置于兩根輸送管內(nèi)的螺旋桿旋轉(zhuǎn)方向始終處于相反狀態(tài)，便于送粉器連續(xù)不間斷送粉；

所述輸出管段的端部設(shè)有多個小孔以連接金屬軟管，電機齒輪盒內(nèi)安裝有可控轉(zhuǎn)速的伺服電機，控制螺旋桿的轉(zhuǎn)速以控制粉料的輸送量；

所述多層同軸輸送頭由同軸錐管組成，頭部截面為同心圓的小割圓部分，且設(shè)有單向流通閥，可根據(jù)不同加工需求更換不同尺寸的輸送頭。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是沿輸送管2-1的軸向在輸送管2-1的內(nèi)壁上開有長條槽2-4，在螺旋輸送桿8的連續(xù)螺旋漿片之間的窩槽內(nèi)設(shè)置有至少一個定軌滑塊11，定軌滑塊11的頂端面上設(shè)置有與長條槽2-4配合的凸起，定軌滑塊11隨著螺旋輸送桿8的轉(zhuǎn)動沿著輸送管2-1的軸向作前后往復(fù)運動。

本實施方式定軌滑塊11的截面為扇形，扇形的圓心角大于180°。本實施方式定軌滑塊的尺寸與螺旋桿形成互補，當螺旋桿轉(zhuǎn)動時該滑塊會隨著轉(zhuǎn)動方向來回運動，以促進管內(nèi)粉料的前進，防止粉料在管內(nèi)的擁堵。

本實施方式定軌滑塊的結(jié)構(gòu)如圖4和5所示，所述定軌滑塊上的凸起嵌入輸送管壁的長條槽中，該定軌滑塊不隨螺旋桿的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，而是隨著螺旋桿的轉(zhuǎn)動沿著輸送管的輸送方向進行縱向移動，并且隨著螺旋桿的往復(fù)旋轉(zhuǎn)該定軌滑塊完成由前到后和由后到前的往復(fù)運動，以保證送料的持續(xù)進行。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二不同的是防水殼體1的材質(zhì)為鍍銅的不銹鋼材料。

本實施方式采用鍍銅的不銹鋼材料能夠保證裝置在水環(huán)境下的防腐蝕和抗壓特性。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是在輸送管2-1的內(nèi)管壁和螺旋輸送桿8的連續(xù)螺旋漿片的表面涂覆或鍍有耐磨涂層。

本實施方式所述的耐磨涂層為鈷基復(fù)合涂層。

本實施方式通過耐磨涂層防止送料過程中因摩擦而造成的雜質(zhì)引入，同時保證輸送效率。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是料斗盒3與連接管6通過螺紋連接。

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是料斗盒3的頂部設(shè)置有密封蓋3-1。

具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式六不同的是所述的攪拌裝置5由驅(qū)動電機5-1、攪拌桿5-2和攪拌棒5-3組成，驅(qū)動電機5-1置于密封蓋3-1上并罩在外殼內(nèi)，攪拌桿5-2位于密封蓋3-1的底面中心處，攪拌桿5-2由驅(qū)動電機5-1驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，沿攪拌桿5-2的軸向設(shè)置有多層攪拌棒5-3。

具體實施方式八：本實施方式與具體實施方式一至七之一不同的是在金屬軟管中設(shè)置有單向流通閥。

本實施方式通過單向流通閥防止在水下環(huán)境中的液體回流。

具體實施方式九：本實施方式與具體實施方式一至八之一不同的是在防水殼體1內(nèi)放置有3～5個粉料輸送組件。

具體實施方式十：本實施方式與具體實施方式一至九之一不同的是將多層同軸輸送頭12安裝在激光加工槍頭的頭部。

實施例：本實施例用于濕法水下激光在線維修的多層同軸粉料輸送裝置防水殼體1、輸送管組件2、料斗盒3、電機齒輪盒4、攪拌裝置5和多層同軸輸送頭12，輸送管組件2包括2根水平間隔設(shè)置的輸送管2-1，2根輸送管2-1的一端均分別與電機齒輪盒4相通，2根輸送管2-1的另一端相交并延伸形成輸出管段2-2，輸出管段2-2的管端開有多個出料口，2根輸送管2-1之間通過支管2-3相連通，在每根輸送管2-1內(nèi)設(shè)置有螺旋輸送桿8，每根螺旋輸送桿8伸入電機齒輪盒4的一端均設(shè)置有從動輪13，2根螺旋輸送桿8上的從動輪13相互嚙合，在電機齒輪盒4中設(shè)置有第一電機9，在第一電機9的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有主動輪10，該主動輪10與一根螺旋輸送桿8上的從動輪13相互嚙合，在電機齒輪盒4的上方設(shè)置有料斗盒3，在料斗盒3中設(shè)置有攪拌裝置5，料斗盒3的下部呈漏斗形，料斗盒3的下料口通過連接管6與輸送管組件2中的支管2-3相連通，料斗盒3、輸送管組件2和電機齒輪盒4形成粉料輸送組件，在防水殼體1內(nèi)放置有多個粉料輸送組件，輸送管組件2中的輸出管段2-2的出料口從防水殼體1的側(cè)壁伸出；

其中多層同軸輸送頭12為半圓盤，在半圓盤的一側(cè)盤面開有多條同軸圓弧槽12-1，在半圓盤的另一側(cè)盤面開有多個圓口12-2，每個圓口12-2均與圓弧槽12-1相通，金屬軟管的一端與輸出管段2-2的出料口相連，金屬軟管的另一端與多層同軸輸送頭12中的一個圓口12-2相連。

本實施例所述的防水殼體可安裝在各種位置，如裝配在自動機械手臂的主旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)，隨機運動，通過可撓性金屬軟管將送粉裝置主體與輸送頭相連接，輸送頭安裝在激光加工槍頭的頭部。本實施例的送粉裝置還可以單獨裝配，不隨機器人一起運動，送料裝置與輸送頭之間用可撓性金屬軟管連接。

本實施方式料斗盒3的頂部設(shè)置有密封蓋3-1，攪拌裝置5由驅(qū)動電機5-1、攪拌桿5-2和攪拌棒5-3組成，驅(qū)動電機5-1置于密封蓋3-1上并罩在外殼內(nèi)，攪拌桿5-2位于密封蓋3-1的底面中心處，攪拌桿5-2由驅(qū)動電機5-1驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，沿攪拌桿5-2的軸向設(shè)置有多層攪拌棒5-3。

本實施例應(yīng)用用于濕法水下激光在線維修的多層同軸粉料輸送裝置進行粉料輸送過程如下：

混料：根據(jù)不同零件的材料需求準備好所需粉末材料，按照所需成分嚴格配比，采用適量的防水溶劑(環(huán)氧樹脂)將粉料混合均勻，設(shè)計好各粉料的輸送位置將其分別置于各料斗中；

隨機攪拌：打開料斗蓋上的攪拌棒進行隨機攪拌，該伺服電機受激光維修系統(tǒng)控制柜控制可通過整機控制面板控制其轉(zhuǎn)速；

輸送和修復(fù)過程：送粉器隨同激光維修系統(tǒng)進入水下，通過整機控制柜控制輸送伺服電機的運轉(zhuǎn)，置于料斗中的粉料通過螺旋輸送管輸送至輸送管的端部，輸送管端部設(shè)有多個小孔用于連接輸送頭，粉料通過可撓性金屬軟管輸送至激光加工頭，該過程中所采用的粉料為防水有機膠混合的漿狀材料，輸送至加工位置的粉料為外層藥皮+內(nèi)層粉料的雙層或多層結(jié)構(gòu)，當激光作用在該粉體材料時，首先形成由藥皮產(chǎn)生的保護氣體用以防止水的侵入，緊接著粉體材料在激光的作用下熔化進而熔覆在工件的表面，達成修復(fù)的效果，從而完成水下激光在線維修過程；

使用后的清理：待修復(fù)過程完畢采用有機清洗劑進行清理，待料斗和輸送管內(nèi)粉料清理干凈后進行通風烘干，以備下次使用。