[实用新型]一种金属增材制造气体尾保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别涉及一种金属增材制造气体尾保护装置。

背景技术

增材制造技术中的激光熔覆技术是一种高效、快速修复方法，在航空航天、兵器等领域得到了越来越广泛的应用。激光熔覆的原理可以简单的归纳为这样的过程：首先是激光照射到待修复的区域，激光被材料吸收，材料吸收激光后产生物态变化，溶化形成熔池，同时，旁轴的送粉器内的金属粉末进入到熔池中，溶化凝固，多次循环，最终实现了工件的修复。

在上述的激光增材制造过程中，熔池与空气接触反应形成脆性的金属间化合物，极大的降低了接头的力学性能，有些活性金属例如钛合金，从250°开始吸氧，从400°开始吸氢，从600°开始吸氮，焊缝组织受到气体杂质污染后，导致组织脆化，接头力学性能恶化。

目前通常采用尾罩的方式在激光作用区域形成惰性气体保护环境，实现对熔覆金属表面的保护，由于传统尾罩由于其结构的局限性，有效保护面积范围在50mm×20mm以内，而针对更大的保护范围却无能为力。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种金属增材制造气体尾保护装置，本实用新型通过在激光作用区域附件形成惰性气体空间，实现惰性气体保护面积范围不小于300mm×50mm，比传统的尾罩保护面积提高了15倍以上，有效的保障了焊缝表面成形形貌及接头的力学性能。

技术方案：本实用新型所述的一种金属增材制造气体尾保护装置，包括激光熔覆系统和惰性气体供气系统，激光熔覆系统包括激光熔覆头，增材制造系统通过激光熔覆头将激光光束照射到熔覆工件上以对熔覆工件进行增材制造；

还包括惰性气体尾保护系统，其中，惰性气体尾保护系统包括气管转接头、气体输入铜管、气流向上引导铜管和气流向下输出铜方盒；

惰性气体供气系统的输气通道、气管转接头、气体输入铜管及气流向上引导铜管依次连接；

气体输入铜管采用紫铜材料，长度范围100-500mm，壁厚范围0.8-1.2mm，外径范围8-10mm, 气体输入铜管穿过气流向下输出铜方盒304的上表面，且铜管中心线与气流向下输出铜方盒上表面中心线垂直，且铜管中心线与气流向下输出铜方盒上表面中心线的间距不大于5mm，气体输入铜管的末端插入气流向上引导铜管，通过焊接实现气体输入铜管、气流向下输出铜方盒、气流向上引导铜管三者间的连接，并且焊缝属于密闭连接，不会出现漏气等缺陷；

气流向上引导铜管采用紫铜材料，长度范围为200-300mm，壁厚范围0.8-1.2mm，外径范围为10-12mm，两端封闭，上端开有若干孔洞，气流向上引导的孔洞直径范围为2-4mm，气流向上引导铜管纵向孔洞的间距范围为20-30mm，径向上，气流向上引导的孔洞间距偏角为60°，整个气流向上引导铜管放置在气流向下输出铜方盒内，气流向上引导铜管中心线与气流向下输出铜方盒中心线平行，且气流向上引导铜管中心线与气流向下输出铜方盒中心线的间距不大于5mm；

气流向下输出铜方盒采用紫铜材料，长度范围为200-300mm，宽度范围为20-50mm，高度范围为20-50mm，四周封闭，下端面开有若干孔洞，孔洞直径范围为0.8-1.2mm，气流向下输出铜方盒上的孔洞呈矩阵分布，气流向下输出铜方盒上的孔洞间距范围为5-10mm；

惰性气体供气系统通过惰性气体尾保护系统的气流向下输出铜方盒，激光作用区域喷射惰性气体，在熔池上方形成惰性气体保护区域避免熔覆熔池与空气接触，从而促进工件表面优质保护。

优选地，向下输出气流向下输出铜方盒的底平面与熔覆工件上表面保持平行且垂直距离范围为1-3mm；

优选地，惰性气体为氩气、氦气、或者氩气与氦气的混合气体；

优选地，激光光束与所述所述气流向下输出铜方盒304水平距离范围为：1~4mm；所述输气通道的气体的流速为10-50L/min。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型的气体尾保护装置通过喷射保护气体在激光焊接作用区域形成局部惰性气体环境，实现气体保护面积范围不小于300mm×50mm，比传统的尾罩保护面积提高了15倍以上，有效的保障了熔覆表面成形形貌及接头的力学性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的惰性气体尾保护系统的结构示意图；

图2是气流向上引导铜管径向剖视图；