一種雷射熔覆成形用多功能氣體保護氣氛箱的製作方法
2023-06-04 11:55:56 1
專利名稱：一種雷射熔覆成形用多功能氣體保護氣氛箱的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雷射加工領域中的多功能氣體保護裝置，特別是涉及一種採用易氧化的粉末材料或基底材料進行送粉方式雷射熔覆成形時使用的多功能保護箱。
背景技術：
在雷射加工領域中，被加工材料的高溫氧化是影響加工質量和產品性能的重要問題。在採用送粉方式的雷射熔覆、雷射成形加工中，當熔覆材料或基底材料為難熔金屬等高溫易氧化材料時，加工過程中的防氧化問題必須加以解決。已有技術中的防氧化方法主要是靠增加惰性氣體或真空保護裝置。一類是將整個雷射加工系統(包括雷射頭，平臺，機器人等)全部包含在內的真空保護室，其優點是保護效果好，但存在加工過程中不易觀察操作，每次裝載時耗氣量極大，以及抽真空時間很長的缺點。另一類是採用小型的惰性氣體或真空箱對被加工試樣進行保護，其優點是所需氣體量少，充氣或抽真空時間短，是近年來較多被採用的一種方法。但這種方法的現有技術大多採用雷射束不移動，保護箱體內置可移動加工平臺的方法來實現，這類方法存在一定局限性，如不適用於雷射頭移動的雷射加工， 以及採用送粉方式的雷射熔覆成形加工。
發明內容
本發明提供一種用於雷射熔覆成形的過功能氣體保護氣氛箱，該保護氣氛箱具體包括下列結構箱體和設置在箱體內的高度可調加工平臺；所述箱體包括加工腔和粉末收集腔兩部分；所述加工腔為密閉腔，與外界實現氣密封；所述箱體的上蓋為中間帶有開口的密封軟頂，所述中間開口部位有收緊密封裝置。進一步，所述箱體由中間隔板將內部分隔為所述上層加工腔和所述下層為粉末收集腔。進一步，所述中間隔板上設有粉末回收孔；在所述加工腔內設置高度可調節加工
D ο進一步，所述粉末回收孔具有可開閉功能，加工時需關閉，加工結束後收集粉末時開啟。進一步，所述高度可加工平臺包括基座、工件承載面、導軌和高度調節支架；其中所述高度調節支架和所述軌道之間由旋緊旋鈕連接固定；使用中鬆開旋緊旋鈕進行高度調節，調節後旋緊旋鈕對所述高度調節支架進行固定。進一步，所述箱體一個側板上開有排氣孔和溫度監測孔，分別用來排出空氣和監測箱內環境溫度。進一步，所述箱體一個側板上開有進氣孔和箱內氣壓監測孔，分別用來輸入保護氣體及監測箱內氣體壓力。進一步，所述密封軟頂由耐高溫及不透氣的軟材料製成，使設置在所述密封軟頂中間開口處的儀器可箱體側壁內的範圍自由運動。
進一步，所述下層粉末收集腔內設有可拉出的粉末收集盒，所述粉末收集盒前側設有拉手。本發明的優點及有益效果本氣氛箱頂部為隔熱密封軟材料，內部設置有高度可調節的加工平臺，適用於加工中平臺位置不變，雷射頭及送粉頭隨5軸機器人移動的雷射熔覆成形加工。氣氛箱箱體由透明材料製成，便於實驗中進行觀測。體積適中，重量輕，便於搬運。氣氛箱四周設有惰性氣體充氣口、排氣口、溫度測量孔及箱內氣壓測量裝置，便於時刻監測箱內氣氛狀態，用氣量少，節約實驗成本。氣氛箱特別針對送粉式雷射熔覆成形的特點，設有粉末回收裝置。其底面為雙層底板結構設計。上層底板上開有粉末回收孔，下層設有粉末收集盒，為抽屜式設計。加工時將粉末回收孔關閉，加工結束後將其打開，可將未被利用的粉末掃入回收孔，使其落入下層的粉末收集盒，可以方便，快捷，高效的回收粉末，節約材料。
圖1為多功能惰性氣體保護氣氛箱結構示意圖。圖中的各標註分別為1、箱體2、密封軟頂3、壓力監測孔4、進氣孔5、排氣孔6、溫度監測孔7、粉末收集孔8、粉末收集盒9、加工平臺10、雷射頭11、送粉頭12、平臺承載面 13、平臺底座14、導軌15、支架高度調節16、螺釘螺母連接件17、底板18、中間隔板19、粉末
收集盒拉手。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例來對本發明進行進一步詳細描述。如圖1所示為多功能惰性氣體保護氣氛箱結構示意圖。箱體1由中間隔板18將內部分隔為上層加工腔和下層粉末收集腔兩部分。箱體1左側板上開有排氣孔5和溫度監測孔6，右側板上開有進氣孔4和箱內氣壓監測孔3。各孔的開設部位可根據實驗儀器的設置而定，而不局限於上述位置。箱體1的上蓋為可令雷射頭10及同軸送粉頭11穿過的密封軟頂2，在密封軟頂2的中間設置有開口，該開口有收緊密封功能，可使儀器，例如雷射頭等，在插入開口處後，在密封軟頂2內外實現氣密封。中間隔板18上設有粉末回收孔7和高度可調加工平臺9。其中加工平臺9由基座13、工件承載面12、導軌14和高度調節支架 15組成，支架15和軌道14之間由旋緊旋鈕16連接。下層粉末收集腔內設有可抽拉的粉末收集盒8，粉末收集盒8前側設有拉手19。17為箱體1的下底板。其中加工腔各表面均為密封結合，可實現加工腔與外界的氣密封。粉末收集腔無需做特別密封處理。密封軟頂2 由耐高溫及不透氣的軟材料製成，使設置在密封軟頂2中間開口處的儀器可箱體側壁內的範圍自由運動。具體操作步驟為先將整個箱體1置於總系統加工平臺上。打開前擋板，確認關閉粉末收集孔7鬆開四個旋鈕16，根據被加工試樣高度調節平臺承載面12到適合高度，旋緊旋鈕16。將待加工試樣放在平臺上。將雷射頭10及送粉頭11穿過上側密封軟頂2伸入加工腔內，收緊開口，調節根據實驗參數調節送粉頭和雷射頭高度到達指定位置。在溫度監測孔6上連接溫度計，壓力監測孔3上連接氣壓計，進氣孔4上連接惰性氣體瓶。關閉前檔板，打開進氣孔4和排氣孔5，打開惰性氣體瓶通入惰性氣體，至氣壓計顯示為所需壓力值。 待通入一段時間氣體後，開啟雷射和送粉器進行實驗。實驗完畢後關閉雷射和送粉器，繼續通入惰性氣體，直至溫度冷卻至低於氧化溫度，關閉惰性氣體。打開前擋板，取出加工完的試樣。打開粉末收集孔7，將散落在中間隔板18上的金屬粉末通過粉末收集孔7全部掃入下層的粉末收集盒8中，拉動拉手19抽出粉末收集盒8，將回收的粉末裝入指定容器中，最後將粉末收集盒8插回粉末收集腔內，全部實驗完畢。
權利要求
1.一種雷射熔覆成形多功能氣體保護氣氛箱，其特徵在於所述氣體保護氣氛箱包括箱體和設置在箱體內的高度可調加工平臺；所述箱體包括加工腔和粉末收集腔兩部分；所述加工腔為密閉腔，與外界實現氣密封；所述箱體的上蓋為中間帶有開口的密封軟頂，所述中間開口部位有收緊密封裝置。
2.如權利要求1所述的一種雷射熔覆成形多功能氣體保護氣氛箱，其特徵在於所述箱體由中間隔板將內部分隔為所述上層加工腔和所述下層為粉末收集腔。
3.如權利要求1和2所述的一種雷射熔覆成形多功能氣體保護氣氛箱，其特徵在於 所述中間隔板上設有粉末回收孔；在所述加工腔內設置高度可調節加工平臺。
4.如權利要求1和3所述的一種雷射熔覆成形多功能氣體保護氣氛箱，其特徵在於 所述粉末回收孔具有可開閉功能，加工時需關閉，加工結束後收集粉末時開啟。
5.如權利要求1和3所述的一種雷射熔覆成形多功能氣體保護氣氛箱，其特徵在於 所述高度可加工平臺包括基座、工件承載面、導軌和高度調節支架；其中所述高度調節支架和所述軌道之間由旋緊旋鈕連接固定；使用中鬆開旋緊旋鈕進行高度調節，調節後旋緊旋鈕對所述高度調節支架進行固定。
6.如權利要求1所述的一種雷射熔覆成形多功能氣體保護氣氛箱，其特徵在於所述箱體一個側板上開有排氣孔和溫度監測孔，分別用來排出空氣和監測箱內環境溫度。
7.如權利要求1所述的一種雷射熔覆成形多功能氣體保護氣氛箱，其特徵在於所述箱體一個側板上開有進氣孔和箱內氣壓監測孔，分別用來輸入保護氣體及監測箱內氣體壓力。
8.如權利要求1所述的一種雷射熔覆成形多功能氣體保護氣氛箱，其特徵在於所述密封軟頂由耐高溫及不透氣的軟材料製成，使設置在所述密封軟頂中間開口處的儀器可箱體側壁內的範圍自由運動。
9.如權利要求1所述的一種雷射熔覆成形多功能氣體保護氣氛箱，其特徵在於所述下層粉末收集腔內設有可拉出的粉末收集盒，所述粉末收集盒前側設有拉手。
全文摘要
一種用於雷射熔覆成形的多功能氣體保護氣氛箱。箱體主要由保護腔和粉末收集腔兩部分組成。保護腔內設置有高度可調的加工平臺。加工腔由前後擋板、左側板、右側板、中間隔板及上方密封軟材料密閉而成。其中左側板上設有排氣孔及溫度監測孔，右側板上設有進氣孔及壓力監測孔。中間隔板上除設有加工平臺外，還開有可開閉的粉末收集孔，通向下層粉末收集腔。本發明適用於加工平臺固定、雷射頭隨機器人自由運動的雷射加工，特別適用於具有高溫易氧化特性材料的雷射熔覆及成形過程，針對送粉式雷射熔覆成形還具有粉末回收功能，節約實驗材料。加之箱體體積小，質量輕，具有優秀的節能、環保、易於搬運等特點。
文檔編號C23C24/10GK102453906SQ20101052048
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月20日 優先權日2010年10月20日
發明者何秀麗, 寧偉健, 武楊, 虞鋼, 鄭彩雲 申請人:中國科學院力學研究所