[发明专利]一种旁轴送粉装置

说明书

本发明公开了一种旁轴送粉装置，属于激光增材制造技术领域，其激光光束方向与送粉腔的送粉方向之间的夹角为5°～45°，在该夹角范围内的激光光束方向与送粉腔的送粉方向相互配合使得激光束的能量大部分用于加热熔化和加速飞行中的粉末粒子，只有极少量的光束能量会加热基体，避免了基体被过度加热而大幅降低稀释率，减小了基体变形量和稀释率，可以大幅度提高粉末利用率和加工效率，保证涂层的有效成分不受基体材料的影响从而提高涂层的耐蚀抗磨效果，并且该夹角范围内的激光光束方向与送粉腔的送粉方向相互配合可以实现超高速激光熔覆加工并在基材表面形成强冶金结合的涂层，提高涂层和基材之间的结合强度和激光熔覆效率。

技术领域

本发明涉及激光增材制造、激光熔覆和激光热喷涂技术领域，尤其涉及一种旁轴送粉装置。

背景技术

现代高端装备的核心关键零部件大部分是运动部件，磨损、腐蚀、疲劳等原因造成了核心关键零部件的频繁损伤甚至失效，威胁设备长期可靠运行，造成大量昂贵的核心关键零部件报废，从而造成巨大的经济损失、资源浪费以及能源浪费。

一方面，传统耐磨抗蚀镍基合金涂层制备设备，由于使用的镍基粉末尺寸大、硬度大、熔点高等特点，在涂层制备过程中，存在粉末颗粒熔化不良的问题，导致制备的涂层存在易开裂、致密度低等缺点而不能满足生产需要。

另一方面，传统的涂层加工设备，存在热输入量控制精确度低、加工效率低和污染严重等问题，导致基体受热过多而变形严重，从而使得制备的镍基合金涂层因开裂严重而导致耐蚀抗磨性能恶化。因此，亟待提供一种制备镍基材料涂层的新工艺来满足实际生产需求，解决镍基合金涂层在制备过程中开裂倾向大而导致耐磨抗蚀性能恶化的问题。

但是，目前市场上常用的激光喷涂设备，无论是同轴送粉或旁轴送粉实质上都是粉包裹着激光的光外送粉。由于光外送粉会造成激光和粉末的作用时间较短，会存在对送粉喷嘴的加工精度以及对粉末的利用率较低等问题

发明内容

本发明提供一种旁轴送粉装置，通过优化送粉腔与光束腔之间的夹角实现粉末在光斑中心点汇聚，使得激光束的能量大部分用于加热熔化和加速飞行中的粉末粒子，并且可以实现超高速激光熔覆形成冶金结合涂层，避免了基体被过度加热而大幅降低稀释率，减小了基体变形量和稀释率，可以大幅度提高粉末利用率和加工效率，保证涂层的有效成分不受基体材料的影响从而提高涂层的耐蚀抗磨效果。

本发明提供的具体技术方案如下：

本发明提供的一种旁轴送粉装置包括装置本体和固定在所述装置本体上的连接装置，其中，所述连接装置用于将所述旁轴送粉装置与其他部件相固定，所述装置本体上设置有送粉腔，所述送粉腔与竖直面之间的夹角为5°～45°。

可循的，所述装置本体上设置有呈倒锥形结构的激光光束通道，在所述激光光束通道的单侧设置有所述送粉腔，所述送粉腔与所述激光光束通道之间的夹角为5°～45°；所述送粉腔为柱形结构且所述送粉腔的截面中心线和所述激光光束通道的截面中心线的汇聚点在同一个平面内。

可选的，所述激光光束通道的横截面为半圆形结构或半方形结构，所述送粉腔包括多跟并排设置的柱形送粉管。

可选的，所述柱形送粉管的总数为奇数，所述柱形送粉管位于中间位置的为中心送粉管，位于所述中心送粉管两侧的所述柱形送粉管为侧边送粉管，所述侧边送粉管的出口与所述中心送粉管的出口之间的距离小于所述侧边送粉管的入口与所述中心送粉管的入口之间的距离。

可选的，所述侧边送粉管的中心线与所述中心送粉管的中心线之间的夹角为5°～30°。

可选的，所述柱形送粉管由4段直径均不相同的柱形管总成，并且自上向下所述柱形管的直径依次递减。

可选的，所述装置本体包括装置中心体和固定在所述装置中心体一侧的侧盖，其中，所述送粉腔沿所述侧盖和所述装置中心体之间的拼接面分布。