雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置製造方法

2023-06-08 12:36:26 1

雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置，包括粉末存儲容器和設於粉末存儲容器上方的若干用於輸送不同粉末的出粉管，所述粉末存儲容器的底部與螺旋送粉機構相連，而螺旋送粉機構與混合器相連；其特徵在於所述粉末存儲容器的頂部設有弧面分度凸輪送粉機構，該機構包括蝸盤、與蝸盤配合的蝸輪杆及與蝸輪杆相連的蝸輪杆驅動電機，所述蝸盤上設有一個藉由蝸盤旋轉而分別與上方的各出粉管相對的接粉口。本發明結構簡單、體積小、製造成本低，且響應速度快，實現了雷射熔覆製備梯度複合材料的自動化，能夠大大提高生產效率，節約空間。
【專利說明】雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置。
【背景技術】
[0002]梯度功能複合材料(FGM)是為了滿足服役極限條件，具有合理化的成分分布和組織結構，性能和功能呈梯度變化的一種新型複合材料。製備梯度功能材料的方法多種多樣，其中有一種是雷射熔覆法。雷射熔覆法(LSC)是使基材與金屬粉末在高能密度的雷射束輻照下熔凝，形成冶金結合的一種新型加工製造技術。在成形過程中，通過精確地控制由送粉器噴嘴噴出的粉末的數量與成分比例，獲得所需要的成分和結構極為重要。傳統的粉末選擇和成分比例控制工序均由人工完成，效率低，精度差。
[0003]目前亦有可實現雷射熔覆送粉過程中對粉末實施自動轉換的設備，但此類設備往往採用電磁閥和管路控制，不僅結構複雜，所佔空間大，製造成本高，且閥門控制響應慢，轉換效果差，生產效率低。

【發明內容】

[0004]本發明目的是:針對現有技術中送粉設備結構複雜，粉末混合效率低的問題，提供一種雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置，其結構簡單、體積小、製造成本低，且響應速度快，實現了雷射熔覆製備梯度複合材料的自動化，能夠大大提高生產效率，節約空間。
[0005]本發明的技術方案是:一種雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置，包括粉末存儲容器和設於粉末存儲容器上方的若干用於輸送不同粉末的出粉管，所述粉末存儲容器的底部與螺旋送粉機構相連，而螺旋送粉機構與混合器相連；其特徵在於所述粉末存儲容器的頂部設有弧面分度凸輪送粉機構，該機構包括蝸盤、與蝸盤配合的蝸輪杆及與蝸輪杆相連的蝸輪杆驅動電機，所述蝸盤上設有一個藉由蝸盤旋轉而分別與上方的各出粉管相對的接粉口。
[0006]進一步的，本發明還包括與出粉管數量對應的升降式接粉機構，所述升降式接粉機構均包括一位於出粉管和蝸盤之間的接粉漏鬥及一驅動所述接粉漏鬥作升降運動的升降驅動機構。升降式接粉機構設計的目的是確保出粉管在出粉時採用接粉漏鬥進行承接過渡，防止粉塵四散浪費，造成計量不準確。
[0007]更進一步的，本發明中所述升降驅動機構為平面擺動槽凸輪機構，該平面擺動槽凸輪機構包括固定所述接粉漏鬥的升降杆、平面槽型凸輪、擺動臂、平面槽型凸輪驅動電機和固定支架，所述擺動臂末端樞接至固定支架上，升降杆上設有橫向滑槽，擺動臂前端樞接有與所述橫向滑槽配合的第一滾軸，同時該擺動臂支抵於第二滾軸上，該第二滾軸與平面槽型凸輪上的凸輪槽配合。
[0008]進一步的，本發明中所述螺旋送粉機構包括與粉末存儲容器底部連通的送粉管、設於送粉管內的螺旋送粉軸、通過聯軸器與螺旋送粉軸連接以驅動其旋轉的送粉軸驅動電機及固定在送粉管底部的振動器 ，所述送粉管一端與混合器連通。[0009]優選的，本發明中所述送粉軸驅動電機為步進電機。
[0010]優選的，本發明中所述蝸輪杆驅動電機為步進電機。
[0011]優選的，本發明中所述平面槽型凸輪驅動電機為步進電機。
[0012]優選的，本發明中所述出粉管的數量為六根。
[0013]優選的，本發明中所述擺動臂上橫向設有限制第二滾軸活動的限位長槽。將第二滾軸限制在限位長槽的範圍內活動，也即達成第二滾軸與擺動臂之間的一種連接，確保第二滾軸不會亂跑。
[0014]同常規技術一樣，本發明中所述的各出粉管末端分別與對應的儲粉倉鬥連接，儲粉倉鬥用於存儲不同的金屬粉末。出粉管內的粉末氣載於出粉管內，通過控制出粉管內氣體的通斷來控制粉末的輸出。氣體的通斷則由設於管路上的閥門及其控制系統(PC機)控制。出粉管的具體數量根據實際需要而定，以六根為例說明本發明的工作方式如下:
弧面分度凸輪機構的上方為六根出粉管，六根出粉管中只能有一個與蝸盤的接粉口相對應。蝸輪杆驅動電機驅動蝸輪杆帶動蝸盤旋轉，改變接粉口的位置，使之與所需的出粉管相對應，完成所需金屬粉末的轉換。升降式接粉機構的作用是確保出粉管在出粉時能通過接粉漏鬥進行承接過渡，防止粉塵四散浪費，造成計量不準確。接粉漏鬥由平面擺動槽凸輪機構驅動升降。通過弧面分度凸輪機構與平面擺動槽凸輪機構的配合使得不同種類及比例的粉料落入粉末存儲容器內。
[0015]粉末存儲容器底部的螺旋送粉軸由送粉軸驅動電機帶動，打散螺紋間的粉末(同時振動器帶動送粉管振動)並將其送至混合器中。同常規技術一樣，螺旋送粉軸的直徑、牙型、螺距、齒高等參數會直接影響傳輸粉末的混合質量。最後混合粉末經混合器中的載流氣體呈流體形式送出，完成整 個送粉過程。
[0016]本發明的優點是:
I)本發明克服了人工預置粉末法效率低的缺點，針對人工預置粉末法和單路送粉法粉末混合不均勻的問題，本發明能夠確保多種粉末在熔化前充分混合，得到緻密均勻的塗層組織；既能自動轉換金屬粉末，又能將金屬粉末充分混合，確保在製備梯度功能複合材料時，精確控制混合粉末的成分及其比例的要求，實現了雷射熔覆製備梯度複合材料的自動化，解決了現有技術粉末利用率低、送粉器結構複雜的問題。
[0017])本發明相比現有的轉換設備，結構簡單、體積小、易於機械加工，製造成本低；且由於採用機械式構架，響應速度快，能夠大大提高生產效率，並節省設備的佔地空間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述:
圖1為本發明的整體結構示意圖；
圖2為本發明中的弧面分度凸輪送粉機構的單獨俯視示意圖；
圖3為本發明中的升降式接粉機構的單獨結構示意圖。
[0019]其中:1、粉末存儲容器；2、出粉管；3、混合器；4、蝸盤；4a、接粉口 ；5、蝸輪杆；6、接粉漏鬥；7、升降杆；8、平面槽型凸輪；9、擺動臂；10、橫向滑槽；11、第一滾軸；12、第二滾軸；13、送粉管；14、螺旋送粉軸；15、聯軸器；16、振動器；17、限位長槽。【具體實施方式】
[0020]實施例:結合圖f圖3所示，本發明提供的這種雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置，其由粉末存儲容器1、出粉管2、混合器3、弧面分度凸輪送粉機構、升降式接粉機構、螺旋送粉機構和混合器所組成。
[0021]本實施例中所述粉末存儲容器I上方布置有六根用於輸送不同粉末的出粉管2，所述粉末存儲容器I的底部與螺旋送粉機構相連，而螺旋送粉機構與混合器3相連。本實施例中所述螺旋送粉機構由與粉末存儲容器I底部連通的送粉管13、設於送粉管13內的螺旋送粉軸14、通過聯軸器15與螺旋送粉軸14連接以驅動其旋轉的送粉軸驅動電機(圖中未畫出)及固定在送粉管13底部的振動器16所構成，所述送粉管13 —端與混合器3連通，具體結合圖1所示。
[0022]本實施例中所述粉末存儲容器I的頂部設有弧面分度凸輪送粉機構，該機構由蝸盤4、與蝸盤4配合的蝸輪杆5及與蝸輪杆5相連的蝸輪杆驅動電機(圖中未畫出)，所述蝸盤4上設有一個藉由蝸盤4旋轉而分別與上方的各出粉管2相對的接粉口 4a，具體見圖2所示。
[0023]本實施例中所述升降式接粉機構與出粉管2的數量對應，每個升降式接粉機構均由一位於出粉管2和蝸盤4之間的接粉漏鬥6及一驅動所述接粉漏鬥6作升降運動的升降驅動機構所構成。本實施例中所述升降驅動機構為平面擺動槽凸輪機構，具體結合圖3所示，該平面擺動槽凸輪機構由固定所述接粉漏鬥6的升降杆7、平面槽型凸輪8、擺動臂9、平面槽型凸輪驅動電機(圖中未畫出)和固定支架(圖中未畫出)所構成。具體結合圖3所示，所述擺動臂9末端樞接至固定支架上，升降杆7上設有橫向滑槽10，擺動臂9前端樞接有與所述橫向滑槽10配合的第一滾軸11，同時該擺動臂9支抵於第二滾軸12上，該第二滾軸12與平面槽型凸輪8上的凸輪槽配合。本實施例中所述擺動臂9上橫向設有限制第二滾軸12活動的限位長槽17。將第二滾軸12限制在限位長槽17的範圍內活動，也即達成第二滾軸12與擺動臂9之間的一種連接，確保第二滾軸12不會亂跑。
[0024]本實施例中所述送粉軸驅動電機、蝸輪杆驅動電機和平面槽型凸輪驅動電機均為步進電機。
[0025]同常規技術一樣，本發明中所述的各出粉管2末端分別與對應的儲粉倉鬥連接，儲粉倉鬥用於存儲不同的金屬粉末。出粉管2內的粉末氣載於出粉管2內，通過控制出粉管2內氣體的通斷來控制粉末的輸出。氣體的通斷則由設於管路上的閥門及其控制系統(PC機)控制。
[0026]本發明的工作方式如下: 弧面分度凸輪機構的上方的六根出粉管2中只能有一個與蝸盤4的接粉口 4a相對應。蝸輪杆驅動電機驅動蝸輪杆5帶動蝸盤4旋轉，改變接粉口 4a的位置，使之與所需的出粉管2相對應，完成所需金屬粉末的轉換。升降式接粉機構的作用是確保出粉管2在出粉時能通過接粉漏鬥6進行承接過渡，防止粉塵四散浪費，造成計量不準確。接粉漏鬥6由平面擺動槽凸輪機構驅動升降。通過弧面分度凸輪機構與平面擺動槽凸輪機構的配合使得不同種類及比例的粉料落入粉末存儲容器I內。
[0027]粉末存儲容器I底部的螺旋送粉軸14由送粉軸驅動電機帶動，打散螺紋間的粉末(同時振動器16帶動送粉管13振動)並將其送至混合器3中。同常規技術一樣，螺旋送粉軸14的直徑、牙型、螺距、齒高等參數會直接影響傳輸粉末的混合質量。最後混合粉末經混合器3中的載流氣體呈流體形式送出，完成整個送粉過程。
[0028]當然上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置，包括粉末存儲容器(I)和設於粉末存儲容器(I)上方的若干用於輸送不同粉末的出粉管(2 )，所述粉末存儲容器(I)的底部與螺旋送粉機構相連，而螺旋送粉機構與混合器(3 )相連；其特徵在於所述粉末存儲容器(I)的頂部設有弧面分度凸輪送粉機構，該機構包括蝸盤(4)、與蝸盤(4)配合的蝸輪杆(5)及與蝸輪杆(5)相連的蝸輪杆驅動電機，所述蝸盤(4)上設有一個藉由蝸盤(4)旋轉而分別與上方的各出粉管(2)相對的接粉口(4a)。
2.根據權利要求1所述的雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置，其特徵在於還包括與出粉管(2)數量對應的升降式接粉機構，所述升降式接粉機構均包括一位於出粉管(2)和蝸盤(4)之間的接粉漏鬥(6)及一驅動所述接粉漏鬥(6)作升降運動的升降驅動機構。
3.根據權利要求2所述的雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置，其特徵在於所述升降驅動機構為平面擺動槽凸輪機構，該平面擺動槽凸輪機構包括固定所述接粉漏鬥(6)的升降杆(7)、平面槽型凸輪(8)、擺動臂(9)、平面槽型凸輪驅動電機和固定支架，所述擺動臂(9)末端樞接至固定支架上，升降杆(7)上設有橫向滑槽(10)，擺動臂(9)前端樞接有與所述橫向滑槽(10)配合的第一滾軸(11 )，同時該擺動臂(9)支抵於第二滾軸(12)上，該第二滾軸(12)與平面槽型凸輪(8)上的凸輪槽配合。
4.根據權利要求1所述的雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置，其特徵在於所述螺旋送粉機構包括與粉末存儲容器(I)底部連通的送粉管(13)、設於送粉管(13)內的螺旋送粉軸(14)、通過聯軸器(15)與螺旋送粉軸(14)連接以驅動其旋轉的送粉軸驅動電機及固定在送粉管(13)底部的振動器(16)，所述送粉管(13)—端與混合器(3)連通。
5.根據權利要求4所述的雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置，其特徵在於所述送粉軸驅動電機為步進電機。
6.根據權利要求1所述的雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置，其特徵在於所述蝸輪杆驅動電機為步進電機。
7.根據權利要求3所述的雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置，其特徵在於所述平面槽型凸輪驅動電機為步進電機。
8.根據權利要求1所述的雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置，其特徵在於所述出粉管(2)的數量為六根。
9.根據權利要求3所述的雷射熔覆同步送粉器機械式自動轉換裝置，其特徵在於所述擺動臂(9 )上橫向設有限制第二滾軸(12 )活動的限位長槽(17 )。
【文檔編號】C23C24/10GK103602978SQ201310497404
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月21日 優先權日:2013年10月21日
【發明者】王明娣, 杭小琳, 馮志華, 王宏宇, 王傳洋 申請人:蘇州大學