一種激光器加工用氣體保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種激光器加工用氣體保護(hù)裝置，用于激光焊接、激光熔覆和激光合金化的熔池保護(hù)，包括導(dǎo)向套筒，導(dǎo)向套筒內(nèi)設(shè)置有第一激光導(dǎo)向通孔、隔離凸臺(tái)及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽，導(dǎo)向套筒的側(cè)壁上設(shè)置有與第一保護(hù)氣體導(dǎo)向凹槽連通的保護(hù)氣體入口，導(dǎo)向套筒螺紋連接有氣嘴，氣嘴在對應(yīng)于第一激光導(dǎo)向通孔及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽的位置分別設(shè)置有第二激光導(dǎo)向通孔及第二保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽，所述氣嘴的內(nèi)壁向內(nèi)延伸有緩沖擋臺(tái)，所述緩沖擋臺(tái)上密集分布有用于緩沖保護(hù)氣體的第一緩沖孔。激光器在進(jìn)行焊接、熔覆或合金化處理時(shí)，本實(shí)用新型可以有效起到保護(hù)熔池的作用。
【專利說明】一種激光器加工用氣體保護(hù)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于氣體保護(hù)裝置領(lǐng)域，更具體地，涉及一種激光器加工用氣體保護(hù)
目.0

【背景技術(shù)】
[0002]激光是一種相位一致、波長一定、方向性極強(qiáng)的電磁波。激光束通過一系列反射鏡和透鏡來控制，可聚焦成直徑很小可達(dá)到0.1mm的光束，從而獲得14?10 9W/cm2的極高功率密度。與傳統(tǒng)加工方法相比，激光加工技術(shù)具有很多優(yōu)勢。例如，激光加工技術(shù)有著較高的工作效率，并且可以有效避免傳統(tǒng)加工方法中工具磨損失效現(xiàn)象的發(fā)生。正是由于激光加工技術(shù)具有以上優(yōu)點(diǎn)，因此在材料加工領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]然而，在使用激光對材料進(jìn)行加工處理的過程中，由于激光作用區(qū)域內(nèi)溫度較高，會(huì)使材料與其周圍的空氣發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致氧化物、氮化物等雜質(zhì)生成，從而影響到加工的效果與質(zhì)量。尤其是在使用激光對鎂合金、鈦合金以及鋁合金等活性較大的金屬進(jìn)行加工處理時(shí)，這一問題就會(huì)顯得更加突出。目前，解決這一問題的常用方法是在激光加工的過程中，通過使用側(cè)置保護(hù)氣嘴向激光作用區(qū)域吹送氬氣等保護(hù)性氣體。使激光作用區(qū)域的空氣含量下降，從而避免雜質(zhì)的生成。然而，這樣的做法仍然存在一定問題。首先，如果保護(hù)氣的氣流速度過快、氣壓過大，會(huì)導(dǎo)致激光作用區(qū)域發(fā)生飛濺，尤其是在進(jìn)行激光合金化處理和激光熔覆處理時(shí)，飛濺不但會(huì)導(dǎo)致原材料的損失和浪費(fèi)，也會(huì)影響到最終產(chǎn)品的表面光潔度和平整度。其次，在目前常用的激光加工過程中，保護(hù)氣主要通過直徑約為5_左右的塑料軟管作用在加工材料表面，保護(hù)氣的作用范圍比較小，無法起到全面保護(hù)作用，尤其是在對活性較大的金屬進(jìn)行加工處理時(shí)，激光加工導(dǎo)致的高溫會(huì)使未受激光作用區(qū)域的溫度也發(fā)生明顯升高。
[0004]然而，因?yàn)楸Ｗo(hù)氣作用范圍小，無法保護(hù)到非激光作用區(qū)域，從而會(huì)導(dǎo)致未受激光作用區(qū)域發(fā)生氧化等現(xiàn)象，并影響到后續(xù)加工過程的效果和質(zhì)量。此外，側(cè)置保護(hù)氣嘴在激光加工之前需要進(jìn)行位置調(diào)整，以使得氣流吹在加工材料表面的位置恰好是激光光斑的作用區(qū)域。在實(shí)際操作過程中，這一過程通常比較繁瑣費(fèi)時(shí)，影響到了加工效率和加工效果。并且，測試保護(hù)氣嘴只能用于單向加工，即在激光光斑的運(yùn)動(dòng)方向固定時(shí)使用。當(dāng)需要加工弧度或角度時(shí)，則很難達(dá)到良好的保護(hù)效果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種激光器加工用氣體保護(hù)裝置，可以有效減小激光加工過程中保護(hù)氣的流速和氣壓，還能夠增加保護(hù)氣的作用范圍，氣嘴的位置不用調(diào)節(jié)過程，并能夠?qū)崿F(xiàn)各向加工，提高激光加工的質(zhì)量。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種激光加工用氣體保護(hù)裝置，包括導(dǎo)向套筒，所述導(dǎo)向套筒內(nèi)設(shè)置有第一激光導(dǎo)向通孔、隔離凸臺(tái)及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽，第一激光導(dǎo)向通孔及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽通過隔離凸臺(tái)分隔，第一激光導(dǎo)向通孔及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽均沿導(dǎo)向套筒的縱向設(shè)置，導(dǎo)向套筒的側(cè)壁上設(shè)置有與第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽連通的保護(hù)氣體入口，所述導(dǎo)向套筒螺紋連接有氣嘴，所述氣嘴在對應(yīng)于第一激光導(dǎo)向通孔及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽的位置分別設(shè)置有第二激光導(dǎo)向通孔及第二保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽，第二激光導(dǎo)向通孔及第二保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽分別與第一激光導(dǎo)向通孔及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽連通，所述氣嘴的內(nèi)壁向內(nèi)延伸有緩沖擋臺(tái)，所述緩沖擋臺(tái)上密集分布有用于緩沖保護(hù)氣體的第一緩沖孔。
[0007]優(yōu)選地，所述導(dǎo)向套筒和氣嘴之間設(shè)置有緩沖墊片，導(dǎo)向套筒與氣嘴配合夾緊緩沖墊片，所述緩沖墊片上在對應(yīng)于第一激光導(dǎo)向通孔的位置設(shè)置有第三激光導(dǎo)向通孔，緩沖墊片上在對應(yīng)于第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽的位置還密集分布有用于緩沖保護(hù)氣體的第二緩沖孔。
[0008]優(yōu)選地，所述隔離凸臺(tái)從緩沖墊片上的第三激光導(dǎo)向通孔穿過緩沖墊片。
[0009]優(yōu)選地，所述保護(hù)氣體入口的數(shù)量為兩個(gè)以上。
[0010]優(yōu)選地，所述第一激光導(dǎo)向通孔按從上到下的順序包括同軸設(shè)置的上圓孔、中圓孔和下圓孔，上圓孔的直徑大于中圓孔，中圓孔的直徑大于下圓孔。
[0011]總體而言，通過本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0012]I)激光器工作時(shí)，保護(hù)氣通過氣嘴的緩沖凸臺(tái)上密集分布的第一緩沖孔后作用在加工材料上，起到保護(hù)加工材料的作用。由于緩沖擋臺(tái)的緩沖作用，保護(hù)氣的流速會(huì)有所下降，從而避免了保護(hù)氣流速過快、壓力過大導(dǎo)致的飛濺現(xiàn)象，而且可以避免了保護(hù)氣導(dǎo)致的飛濺現(xiàn)象；
[0013]2)保護(hù)氣通過氣嘴的緩沖凸臺(tái)上密集分布的第一緩沖孔后作用在加工材料上，實(shí)現(xiàn)了同軸送氣。與現(xiàn)有的側(cè)置保護(hù)氣嘴相比，由于激光束和保護(hù)氣都從本產(chǎn)品中通過，因此本實(shí)用新型的氣嘴能夠隨激光束相對加工材料同步移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)在加工材料上的各向同性的加工，避免了調(diào)節(jié)氣嘴的復(fù)雜過程，能夠提高加工效率并起到更好的保護(hù)作用；
[0014]3)本實(shí)用新型應(yīng)用范圍廣，可以用于二氧化碳激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光機(jī)等各種不同類型的激光器上，并可以用于激光合金化、激光熔覆以及激光焊接等不同激光加工領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的剖視圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型中導(dǎo)向套筒的剖視圖；
[0017]圖3是本實(shí)用新型中導(dǎo)向套筒的俯視圖；
[0018]圖4是本實(shí)用新型中緩沖墊片的主視圖；
[0019]圖5是本實(shí)用新型中緩沖墊片的俯視圖；
[0020]圖6是本實(shí)用新型中氣嘴的剖視圖；
[0021]圖7是本實(shí)用新型中氣嘴的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0023]如圖1所示，一種激光加工用氣體保護(hù)裝置，包括導(dǎo)向套筒1，所述導(dǎo)向套筒I內(nèi)設(shè)置有第一激光導(dǎo)向通孔11、隔離凸臺(tái)12及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽13，第一激光導(dǎo)向通孔11及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽13通過隔離凸臺(tái)12分隔，第一激光導(dǎo)向通孔11及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽13均沿導(dǎo)向套筒I的縱向設(shè)置，導(dǎo)向套筒I的側(cè)壁上設(shè)置有與第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽13連通的保護(hù)氣體入口 14，優(yōu)選地，所述保護(hù)氣體入口 14的數(shù)量為兩個(gè)以上，以便于多個(gè)方向進(jìn)氣。所述導(dǎo)向套筒I螺紋連接有氣嘴2，所述氣嘴2在對應(yīng)于第一激光導(dǎo)向通孔11及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽13的位置分別設(shè)置有第二激光導(dǎo)向通孔21及第二保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽22，第二激光導(dǎo)向通孔21及第二保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽22分別與第一激光導(dǎo)向通孔11及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽13連通，所述氣嘴2的內(nèi)壁向內(nèi)延伸有緩沖擋臺(tái)23，所述緩沖擋臺(tái)23上密集分布有用于緩沖保護(hù)氣體的第一緩沖孔24。
[0024]進(jìn)一步，所述導(dǎo)向套筒I和氣嘴2之間設(shè)置有緩沖墊片3，導(dǎo)向套筒I與氣嘴2配合夾緊緩沖墊片3，所述緩沖墊片3上在對應(yīng)于第一激光導(dǎo)向通孔11的位置設(shè)置有第三激光導(dǎo)向通孔31，緩沖墊片3上在對應(yīng)于第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽13的位置還密集分布有用于緩沖保護(hù)氣體的第二緩沖孔32，所述隔離凸臺(tái)12從緩沖墊片3上的第三激光導(dǎo)向通孔31穿過緩沖墊片3。
[0025]進(jìn)一步，所述第一激光導(dǎo)向通孔11按從上到下的順序包括同軸設(shè)置的上圓孔111、中圓孔112和下圓孔113，上圓孔111的直徑大于中圓孔112，中圓孔112的直徑大于下圓孔113，這樣便于第一激光導(dǎo)向通孔11的加工，也便于對激光束進(jìn)行更好地導(dǎo)向。
[0026]本裝置在安裝過程中，首先將緩沖墊片3的第三激光導(dǎo)向通孔31穿在導(dǎo)向套筒I的隔離凸臺(tái)12上，然后再將氣嘴2與導(dǎo)向套筒I通過螺紋進(jìn)行連接，使氣嘴2與導(dǎo)向套筒I夾緊緩沖墊片3。
[0027]參照圖2和圖3，所述導(dǎo)向套筒I上的第一激光導(dǎo)向通孔11用于激光束的通過，第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽13用于通入保護(hù)氣。
[0028]參照圖4和圖5，氣嘴2的內(nèi)腔設(shè)置緩沖擋臺(tái)23，在緩沖擋臺(tái)23的中心位置設(shè)置有第二激光導(dǎo)向通孔21，用于激光束的通過。在第二激光導(dǎo)向通孔21的周圍，均勻密集分布著許多大小一致的第一緩沖孔24，用于通過保護(hù)氣，對保護(hù)氣起緩沖作用。
[0029]參照圖6，緩沖墊片3中心位置設(shè)置有第三激光導(dǎo)向通孔31，用于激光束的通過。第三激光導(dǎo)向通孔31在安裝時(shí)可以穿在隔離凸臺(tái)12上。在第三激光導(dǎo)向通孔31的周圍，均勻密集分布著許多大小一致的第二緩沖孔32，用于對保護(hù)氣起緩沖作用。
[0030]在激光加工過程中，保護(hù)氣通過導(dǎo)向套筒I側(cè)壁的保護(hù)氣體入口 14通入第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽13，隨后，保護(hù)氣會(huì)通過緩沖墊片3上的第二緩沖孔32向加工材料流動(dòng)。接著，保護(hù)氣經(jīng)過氣嘴2上的第一緩沖孔24后作用在加工材料上，起到保護(hù)加工材料的作用。由于緩沖墊片3和緩沖擋臺(tái)23的緩沖作用，保護(hù)氣的流速會(huì)有所下降，從而避免了保護(hù)氣流速過快、壓力過大導(dǎo)致的飛濺現(xiàn)象。
[0031 ] 本保護(hù)裝置可以在進(jìn)行激光加工的過程中增加保護(hù)氣的作用范圍，從而提高保護(hù)氣對熔池的保護(hù)效果。保護(hù)氣通過氣嘴2上的第一緩沖孔24后作用在加工材料上，增加了保護(hù)氣的作用范圍，可以起到更好的保護(hù)作用。
[0032]因此，可以在激光加工器發(fā)射激光到加工材料上之前將保護(hù)氣體通到加工材料上，當(dāng)激光作用區(qū)的空氣濃度下降后再打開激光開始進(jìn)行加工。這樣可以使激光加工的過程得到更好的保護(hù)，避免空氣與加工材料反應(yīng)，提高產(chǎn)品合格率。
[0033]保護(hù)氣經(jīng)過氣嘴2上的第一緩沖孔24后作用在加工材料上，實(shí)現(xiàn)了同軸送氣。與側(cè)置保護(hù)氣嘴2相比，本實(shí)用新型的氣嘴2能夠隨激光束在加工材料上同步移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)各向同性的加工過程，避免了調(diào)節(jié)保護(hù)氣嘴2的復(fù)雜過程，能夠提高加工效率并起到更好的保護(hù)作用。在進(jìn)行激光加工時(shí)，可以將本產(chǎn)品固定在一支架上，然后讓加工材料在工作臺(tái)的帶動(dòng)下移動(dòng)。
[0034]本保護(hù)裝置應(yīng)用范圍廣，可以用于二氧化碳激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光機(jī)等各種不同類型的激光器上，并可以用于激光合金化、激光熔覆以及激光焊接等不同激光加工領(lǐng)域。
[0035]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光器加工用氣體保護(hù)裝置，其特征在于:包括導(dǎo)向套筒(1)，所述導(dǎo)向套筒(I)內(nèi)設(shè)置有第一激光導(dǎo)向通孔(11)、隔離凸臺(tái)(12)及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽(13)，第一激光導(dǎo)向通孔(11)及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽(13)通過隔離凸臺(tái)(12)分隔，第一激光導(dǎo)向通孔(11)及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽(13)均沿導(dǎo)向套筒(I)的縱向設(shè)置，導(dǎo)向套筒(I)的側(cè)壁上設(shè)置有與第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽(13)連通的保護(hù)氣體入口(14)，所述導(dǎo)向套筒(I)螺紋連接有氣嘴(2)，所述氣嘴(2)在對應(yīng)于第一激光導(dǎo)向通孔(11)及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽(13)的位置分別設(shè)置有第二激光導(dǎo)向通孔(21)及第二保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽(22)，第二激光導(dǎo)向通孔(21)及第二保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽(22)分別與第一激光導(dǎo)向通孔(11)及第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽(13)連通，所述氣嘴(2)的內(nèi)壁向內(nèi)延伸有緩沖擋臺(tái)(23)，所述緩沖擋臺(tái)(23)上密集分布有用于緩沖保護(hù)氣體的第一緩沖孔(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光器加工用氣體保護(hù)裝置，其特征在于:所述導(dǎo)向套筒(I)和氣嘴(2)之間設(shè)置有緩沖墊片(3)，導(dǎo)向套筒(I)與氣嘴(2)配合夾緊緩沖墊片(3)，所述緩沖墊片(3)上在對應(yīng)于第一激光導(dǎo)向通孔(11)的位置設(shè)置有第三激光導(dǎo)向通孔(31)，緩沖墊片(3)上在對應(yīng)于第一保護(hù)氣體導(dǎo)向回轉(zhuǎn)槽(13)的位置還密集分布有用于緩沖保護(hù)氣體的第二緩沖孔(32)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光器加工用氣體保護(hù)裝置，其特征在于:所述隔離凸臺(tái)(12)從緩沖墊片(3)上的第三激光導(dǎo)向通孔(31)穿過緩沖墊片(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光器加工用氣體保護(hù)裝置，其特征在于:所述保護(hù)氣體入口(14)的數(shù)量為兩個(gè)以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光器加工用氣體保護(hù)裝置，其特征在于:所述第一激光導(dǎo)向通孔(11)按從上到下的順序包括同軸設(shè)置的上圓孔(111)、中圓孔(112)和下圓孔(113)，上圓孔(111)的直徑大于中圓孔(112)，中圓孔(112)的直徑大于下圓孔(113)。
【文檔編號(hào)】B23K26/14GK204262590SQ201420702397
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】王愛華, 吳宇, 孟麗娜, 祁小勇, 葉兵, 姜友利 申請人:華中科技大學(xué), 武漢華工激光工程有限責(zé)任公司