[实用新型]一种YAG脉冲激光合金化专用送粉机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光合金化的熔池送粉机构，具体是涉及一种YAG脉冲激光合金化专用送粉机构。

背景技术

激光合金化是利用高能密度的激光束快速加热熔化特征，使基材表层和添加的合金元素熔化混合，从而形成以原基材为基的新的表面合金层。通常按合金元素的加入方式将其分成三大类，即预置式激光合金化、气氛式激光合金化和送粉式激光合金化。预置式激光合金化就是把要添加的合金元素先置于基材合金化部位，然后再激光辐照熔化，预置式激光合金化适合于对表层合金成分均匀性要求不高、工件形状简单的厚层合金化。气氛式激光合金化是将基材置于适当的气氛中，使激光辐照的部位从气氛中吸收碳、氮等并与之化合，气氛式激光合金化一般适合于向基材置入非金属元素，且工件尺寸不大的超薄合金化层。送粉式激光合金化就是采用送粉装置将添加的合金粉末直接送入基材表面的激光熔池内，使添加合金元素和激光熔化同步完成，这种方法特别适合向基材表层注入金属元素和陶瓷颗粒，且即使基材形状复杂也不会影响合金化的效果。

实现送粉式激光合金化需要独立的送粉装置搭配激光器使用，目前国外先进的大功率激光器，例如功率2000W以上的光纤激光器、碟片激光器和半导体激光器都采用了同轴自动送粉装置，但实际上这些装置的参数都是与大功率、大面积激光熔敷工艺相匹配的。为了更好的配合激光合金化工艺，这些送粉装置都需要进行改进。YAG脉冲激光器自问世以来，在模具、夹具、刀具的局部处理方面发挥了重要作用。近几年，有关使用YAG脉冲激光器进行激光合金化的研究报道越来越多，其特点是功率小、光斑小、能量集中、热输入量小和投入成本低。目前，实验室研究的YAG激光合金化技术多采用的是预置式激光合金化，因此需要设计一种YAG脉冲激光合金化专用的送粉机构，以适应送粉式YAG激光合金化光斑小和合金粉末颗粒细的使用特点。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种结构简单可靠、使用效果好，能够适应送粉式YAG激光合金化光斑小和合金粉末颗粒细的使用特点的YAG脉冲激光合金化专用送粉机构。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型所述的YAG脉冲激光合金化专用送粉机构，其特点是包括气载式送粉器、独立冷却水泵及其上按圆周同轴地设置有三条送粉通道的三路共轴送粉嘴，所述独立冷却水泵通过水管与三路共轴送粉嘴上设置的冷却水通道相连通，所述三路共轴送粉嘴上的三条送粉通道通过送粉管与气载式送粉器相连通，且经所述三条送粉通道喷出的激光合金化用粉末与YAG脉冲激光器发出的激光束一同汇聚于激光熔池的中心。

其中，上述气载式送粉器包括二个储粉筒、各储粉筒内分别设置的一个搅拌器和一个粉槽及各储粉筒底部分别设置的一台电机，所述各电机的转轴分别与其上部储粉筒内的搅拌器及粉槽相连接，且各电机的转速设定为0～6转/分，所述粉槽位于搅拌器的下方且宽度为4mm，深度为1mm。

上述各送粉通道的入粉口直径为2mm，出粉口直径为1mm。

上述三路共轴送粉嘴上设置有升降器，通过调节升降器可使三路共轴送粉嘴的长度变化范围为0～50mm。

上述三路共轴送粉嘴上设置有一个用于指示共轴送粉中心点的蓝光指示器。

本实用新型由于采用了由气载式送粉器、独立冷却水泵及三路共轴送粉嘴组成的送粉机构，不但结构简单合理、便于装配、整体成本低，而且通过三路共轴送粉嘴可以保证激光合金层的合金成分均匀分布，同时独立冷却水泵的设计既能够防止送粉机构的冷却水进入激光器内循环水路污染谐振腔，又能维持三路共轴送粉嘴的长时间稳定工作。此外，气载式送粉器的浅窄形粉槽配合低转速电机更适合YAG激光合金化2～7g/min的粉末输送量，而且储粉筒内安装搅拌器更适合YAG激光合金化所用20μm以下的细粉颗粒。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型的整体组装结构示意图。

图2为本实用新型的气载式送粉器结构示意图。

图3为本实用新型的三路共轴送粉嘴结构示意图。

具体实施方式