[发明专利]一种提高激光熔覆效果的方法及喷头

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高激光熔覆效果的方法及喷头，属于激光熔覆领域。

背景技术

激光熔覆即高能激光表面熔覆，其物理过程为，在高能激光光束的照射下，基材表面被迅速融化，液态的金属形成一个小规模的熔池，在这个熔池中，原本的金属材料与被添加的粉末相互混合，形成一层新的液态金属层，待激光光束经过以后，熔池的温度降低，液态金属迅速冷却，在金属表面形成一层新的固态熔覆层。激光熔覆可极大的改变该关键部位的金属性能，如硬度、耐磨性、耐热性、抗腐蚀性等。

为防止金属在高温下氧化，在熔覆喷头中设计保护气体通道，在进行激光熔覆的同时喷射保护气体，形成保护气体场以保护金属不被氧化。现有技术中通常只使用氮气作为保护气体，虽具有一定的作用，但熔覆层表面不平滑，充满气孔，并由于表面张力不够，熔覆表面有塌陷现象。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于一种提高激光熔覆效果的方法及喷头。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种提高激光熔覆效果的方法，在激光熔覆时，在喷头的一条通道通入氦气和氮气的混合气体作为保护气体，在喷头的另一条通道同时通入高压氮气作为保护气体，混合气体的气压低于高压氮气的气压。

优选地，混合气体中，氦气的体积占混合气体总体积的50%±5%。

更优地，混合气体与高压氮气的体积比大于1:3。

更优地，混合气体的气压为1.5～2个大气压，高压氮气的气压为3～5个大气压。

本发明所提供的另一技术方案为：一种用于上述的提高激光熔覆效果的方法的喷头，它具有开设在该喷头中央的激光通道、开设在激光通道周围的一端与一种保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的第一保护气体通道、开设在第一保护气体通道外围的一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的粉末通道、开设在粉末通道外围的一端与另一种保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的第二保护气体通道。

优选地，第一保护气体通道的一端与混合气体添加装置相连接，第二保护气体通道与高压氮气添加装置相连接，混合气体为氦气和氮气的混合气体，其中氦气的体积占混合气体总体积的50%±5%。

更优地，第一保护气体通道有多个，且绕激光通道的中心轴均匀分布；第二保护气体通道有多个，且绕激光通道的中心轴均匀分布。

本发明还提供一技术方案：一种用于上述的提高激光熔覆效果的方法的喷头，它具有开设在该喷头中央的激光通道、开设在喷头上一端与一种保护气体添加装置相连接另一端激光通道相连通的第一保护气体入口、开设在激光通道周围的一端与粉末添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的粉末通道、开设在粉末通道外围的一端与另一种保护气体添加装置相连接另一端贯穿喷头底面的第二保护气体通道。

优选地，第一保护气体入口的一端与混合气体添加装置相连接，第二保护气体通道与高压氮气添加装置相连接，混合气体为氦气和氮气的混合气体，其中氦气的体积占混合气体总体积的50%±5%。

更优地，第一保护气体入口与激光通道相连接处在竖直方向上距离喷头底面大于等于5cm。

更优地，第一保护气体入口有多个，且绕激光通道的中心轴均匀分布；第二保护气体通道有多个，且绕激光通道的中心轴均匀分布。

由于采用了上述技术方案，本发明一种提高激光熔覆效果的方法及喷头，通过使用不用化学成分、不同气压的保护气体，同时保护粉末流场与工作环境，可以极大提高熔覆质量；在喷头内部设计了多重保护气体通道，可在熔覆中使用多种不同成分、不同气压的保护气体，提高熔覆层质量，减少裂纹、缩松、缩孔，提高熔覆层致密性。

附图说明

附图1为本发明实施例一中喷头的结构示意图；

附图2为本发明实施例二中喷头的结构示意图。

其中：

1、喷头；2、激光通道；3、粉末通道；4、第一保护气体通道；5、第二保护气体通道；6、激光束；7、待熔覆加工件；8、熔覆层；9、第一保护气体入口。

具体实施方式