[发明专利]一种激光立体成形惰性气氛保护箱

说明书

本发明公开了一种激光立体成形惰性气氛保护箱，该保护箱大大缩短了准备时间，提高了工作效率，节省了惰性气体的用气量，降低了加工成本，简化了操作过程。本发明适用于加工平台固定、激光器随机器人自由运动的激光加工，特别适用于具有高温易氧化特性材料的激光熔覆及立体成形过程。针对送粉式激光立体成形还具有离焦量校准功能，可以保证激光增材制造中的实验稳定性，保证成形件的加工质量。加之箱体体积小，重量轻，具有优秀的节能、环保、易于搬运的特点。

技术领域

本发明属于激光立体成形及修复领域，涉及一种激光立体成形惰性气氛保护箱。

背景技术

在进行激光增材制造时，被加工材料的高温氧化是影响加工质量和产品性能的重要问题。在采用送粉方式的激光熔覆与激光立体成形加工中，当熔覆材料或基底材料为难熔金属等高温易氧化材料时，需要解决加工过程中的氧化问题。现有的防氧化方法主要靠增加惰性气体或真空保护装置。一类是将整个激光加工系统(包括激光器，平台，机器人等)全部包含在内的真空保护室，其优点是保护效果好，但每次实验需要耗费的惰性气体量大，同时实验前抽真空的时间长的缺点。另一类是采用小型的惰性气体保护箱或真空箱来进行加工气氛保护，其优点是所需气体量少，充气或抽真空时间短，是近年来较被采用的一种方法。但这种方法的现有技术大多采用激光束不移动，保护箱体内置可移动加工平台或者利用振镜移动激光束的方法来实现，这类方法存在一定局限性，如不适用于需要通过配套工业机器人来实现的柔性激光加工作业，以及采用送粉方式的激光熔覆成形和激光立体成形加工。

专利一种激光立体成形设备的惰性气氛保护室(CN 103894609 B)公开了一种简易的激光立体成形设备的惰性气氛保护室，用于金属材料的立体成形加工和激光熔覆成形。

上述激光立体成形设备的惰性气氛保护室存在以下缺陷：

(1)需要对原有激光喷嘴进行加工才能进行某些零部件的装配；

(2)仅通过胶带捆扎进行密封，难以保证保护箱和激光设备之间的气密性；

(3)加工时无法保证离焦量参数的稳定性，无法调整激光器与沉积试样最上端的距离为定值。

上述缺陷至今为止，现有保护箱装置和方法未能实现小型激光立体成形气氛保护箱中离焦量参数的准确控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光立体成形惰性气氛保护箱，其所有的装配零部件适用于各类激光器且不需要对激光器进行加工，保证实验中离焦量参数的稳定，本发明的另一目的在于提供一种激光立体成形惰性气氛保护箱的使用方法，为了提高成形件加工质量，节省惰性气体的用气量，降低加工成本，简化操作过程。

为实现本发明目的而采用的技术方案如下：

一种激光立体成形惰性气氛保护箱，该保护气氛箱具体包括如下：

箱体由304不锈钢薄板制作而成，箱体的长宽高分别为45cm*38cm*30cm，箱体重量约12kg；箱体的顶部中间有一直径8cm的圆环开口，圆环开口和激光器及同轴送粉头之间通过柔性薄膜连接，圆环开口与柔性薄膜的连接部位有夹紧密封装置。箱体加工腔为密闭腔，与外界实现气密封。

进一步，箱体前侧有操作可视窗，由透明材料制成，可实时观察箱内加工情况，窗口有氧含量表和温度表，用与监测箱内气氛状态和温度。

进一步，在同轴送粉头上装配有可拆卸的挡尘圆环片和挡尘罩，用于防止加工时高温粉末与柔性薄膜接触。

进一步，在挡尘圆环片装配有可拆卸的离焦量校准器，透过操作可视窗实时观察箱内加工情况并调整同轴送粉头高度，保证加工过程中离焦量参数的稳定。

进一步，箱体右侧板上有排气阀门，用来排出空气。所述箱体左侧板上有进气阀门，用来输入保护气体。

进一步，箱体上部有气压表，用来监测箱内气体压力。