[发明专利]一种能够使焊丝与粉料同步送入的送粉头和3D打印装置

说明书

本发明公开了一种能够使焊丝与粉料同步送入的送粉头，送粉头中穿设有焊丝，焊丝一端伸出送粉头的出料端，送粉头的出料端设置有送粉孔，送粉头上通过进气口连接有保护气的气源，气源中的保护气能够将送粉头中的粉料通过送粉孔吹出，从送粉孔吹出的粉料以与焊丝的轴向平行的方向运动的同时还以焊丝为轴进行周向运动。本发明还提供一种能够使焊丝与粉料同步送入的3D打印装置，包括激光发射器和上述的能够使焊丝与粉料同步送入的送粉头，能够使焊丝与粉料同步送入的送粉头通过机架与激光发射器固连，激光发射器由机器人的机械臂夹持。本发明实现了焊丝与粉料的同步送入，并能够保证粉料与焊丝熔化形成的熔滴均匀混合。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种能够使焊丝与粉料同步送入的送粉头和3D打印装置。

背景技术

目前，海工装备构件的水下部分一旦发生碰撞，导致开裂或凹陷后，修复工艺非常复杂，大部分构件必须采用返坞维修的方式进行修复，否则显著影响使用性能。如果能够在浅水区域对构件的水下部分进行实时维修，则大大增加了维修效率的同时，对于装备的在役时间提升是一个重大利好。

毫无疑问，海工装备构件所采用的材质都是综合性能优良的材料，尤其是某些深潜器甚至采用钛合金作为外壳。而水下修复环境较为恶劣，以钢材为例，对于水下钢材裂纹修复过程中的二次开裂问题，业界缺乏可靠抑制方法。如果采用性能与母材相同的材料，则往往修复后性能不足。因此，越来越多的研究人员采用金属基复合材料修复海工装备的外部缺陷。

水下金属基复合材料修复的难度极高，主要是丝、粉、板的协同控制难，同时由于激光的直线传播特点，填充金属对于激光存在可能的遮挡作用，该遮挡作用对于形成协同熔池，进而完成修复造成极大困难。如果能够将粉材和丝材在同一个喷嘴中送出，则将极大的改善遮挡问题。但是，焊丝和粉料一起送出的最大问题在于如何保证焊丝和粉料充分、均匀混合，且与母材形成良好熔合效果。

现有的水下激光修复技术包括单独送粉修复、单独送丝修复、旁轴丝粉共送修复。单独送粉修复：孔隙率高、接头质量无法保证，修复后的材料性能远远低于母材，且粉末修复时，容易受到气流保护罩的气体影响；单独送丝修复：无法形成金属基复材，单纯合金性能同母材的差异会导致修复过程降低构件性能；旁轴丝粉共送修复：结构非常复杂，几乎无法回避开气流的影响，且三个单元(粉、丝、板)之间的协同熔化难度极大，一旦丝材发生弯曲，无法完成修复。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够使焊丝与粉料同步送入的送粉头和3D打印装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现焊丝与粉料的同步送入，并保证粉料与焊丝熔化形成的熔滴均匀混合。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种能够使焊丝与粉料同步送入的送粉头，所述送粉头中穿设有焊丝，所述焊丝一端伸出所述送粉头的出料端，所述送粉头的出料端设置有送粉孔，所述送粉头上通过进气口连接有保护气的气源，所述气源中的保护气能够将所述送粉头中的粉料通过所述送粉孔吹出，从所述送粉孔吹出的粉料以与所述焊丝的轴向平行的方向运动的同时还以所述焊丝为轴进行周向运动，且所述送粉孔的大小及所述送粉孔与所述焊丝之间的间距需保证从所述送粉孔吹出的粉料能够附着在所述焊丝伸出所述送粉头的一端熔化所形成的熔滴上；通过调节所述保护气的吹入速度来调节所述粉料的吹出速度，以使所述粉料的吹出速度与所述焊丝的熔化速度保持一致。

优选的，所述送粉头包括密闭的粉料仓和一端与所述粉料仓的一端连通的送粉管，所述进气口设置在所述粉料仓的另一端，所述送粉管为一直管，所述送粉管中固设有一与所述送粉管同轴的送粉柱，所述送粉柱的外壁与所述送粉管的内壁之间形成有至少两个均匀分布的螺旋状的送粉通道，所述送粉通道的两端与所述送粉管的两端齐平，所述送粉通道远离所述粉料仓的一端即为所述送粉孔，所述焊丝穿设在所述送粉柱中，所述焊丝与所述送粉柱同轴。

优选的，所述送粉通道和所述送粉孔均为四个，所述送粉通道为设置在所述送粉柱的外壁上的螺旋凹槽。