专利名称：金属粉末激光微成型气体保护装置的制作方法
技术领域：
本发明属于激光微技术领域，特别涉及一种用于微、纳米金属粉末激光生长法微成型的气体保护装置。
背景技术：
激光微成形既不同于光固化立体造形，也不是简单的选区激光烧结。激光微成形技术将选区激光烧结快速成形技术与微、纳米科学技术、激光技术、计算机控制技术结合起来，应用分层制造思想，以精细聚焦激光熔烧微、纳米粉末直接成形三维微结构。采用微、纳米粉进行激光微成型，具有成形精度高、成形尺寸小、机械性能好、操作安全等优点。
微、纳米金属粉末激光微成型技术，是一种以激光作为加工手段，以微、纳米金属粉作为原材料，利用生长法熔化成型的激光加工技术，属于激光微技术领域。微、纳米微粒尺寸极小、颗粒均匀、具有很大的比表面积，所以微、纳米金属粉末易于氧化，必须加以气体保护，传统的气体保护把惰性气体吹到加工表面的方法，会将粉末或者成型的微小元器件吹离加工位，因此不适于在金属粉末激光微成型中应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种微、纳米金属粉末激光微成型用气体保护，在非真空情况下，利用诸如氩气、二氧化碳等不活泼气体密度大于空气的特性，从入口吹入并经过一个网状结构均匀化后，沿锥形管道下落，从喇叭口把空气排除，从而形成流动式加工气氛而实现保护。这种保护还有将传送到加工位的金属粉末“按”到固定位置的作用。
金属粉末激光微成型气体保护装置，包括进气口1，连接件2，气流扩散筒3；进气口1固定于连接件2上方，与连接件2共中心轴连接；气流扩散筒3固定于连接件2下方，与连接件2共中心轴连接；本发明的特征在于还包括固定于气流扩散筒3中，用于缓冲、匀化保护气体的网状结构4，和固定于连接件2下方，与气流扩散筒3共中心轴连接的，口径沿保护气体流向逐渐扩大的渐阔管状腔体6；渐阔管状腔体6上设有分别引入光学聚焦系统和粉末定点传送头的光学聚焦头引入口7和粉末定位传送喷嘴引入口8；保护气体采用重于空气的不活泼气体。
所述金属粉末激光微成型气体保护装置，其特征在于渐阔管状腔体6的下端与加工面平行，是整体呈锥形的不完全对称的喇叭口结构。
所述金属粉末激光微成型气体保护装置，其特征在于网状结构4上设有孔径小于2mm的网孔。
本发明的有益效果为结构简单、易于加工；便于与激光聚焦系统配合；便于与粉末定点传送装置配合；便于与三维工作台配合；从微加工工艺上既保护了加工材料，又有益于微、纳米粉末的定点传送和粉末间隙的减小；为加工位提供一个相对稳定的流动的保护气氛环境。
图1金属粉末激光微成型气体保护装置结构示意图，其中1、进气口，2、连接件，3、气流扩散筒，4、网状结构，5、压圈，6、渐阔管状腔体，7、光学聚焦头引入口，8、粉末定位传送喷嘴引入口；图2金属粉末激光微成型气体保护装置局部放大示意图。
具体实施例方式
下面结合附图，详细介绍本发明的内容。
图1所示是金属粉末激光微成型气体保护装置结构示意图，进气口1与保护气体管道连接，将保护气引入装置后经过网状结构4，得到缓冲、匀化，进入喇叭状结构的渐阔管状腔体6，由于口径的扩大，气流向径向膨胀，气体在会充满渐阔管状腔体6内部，并均匀向下流动，渐阔管状腔体6上设有两个孔，分别引入光学聚焦头和粉末定位传送喷嘴，根据流体性质，这两个装置的周围充满保护气体，并不改变气体整体的流向。把保护气体引入装置初期，渐阔管状腔体6内部初期的空气成份排出，由于保护气体的持续通入，整个装置内部将保持保护气体的环境。渐阔管状腔体6内部的气体对于粉末定位传送喷嘴引入的粉末和送粉头有一个稳定的压力，这有利于微、纳米粉末的定位。
图2为金属粉末激光微成型气体保护装置局部放大示意图，气流扩散筒3与连接件2配合，下端通过压圈5将网4固定。气流扩散简3下端和压圈5内部的锥形孔将气体流向进行限制，为进入渐阔管状腔体6后的扩散做准备。网状结构4的作用有两个1.将气流均匀化，相当于多个紧密排列的小孔；2.当保护气体通入所述装置流量过大时，具有缓冲作用，使多余气体反弹，并通过连接件2与气体扩散筒3之间、连接件2与进气口1之间的间隙泄漏排出。
在本实施例中，网状结构4采用尼龙网，有效直径15mm，网孔孔径1mm，气流扩散筒3锥形孔锥度约67°，压圈5内孔锥度约67°，渐阔管状腔体6最长母线长度145mm，最短母线长度95mm，锥度30°。
权利要求
1.金属粉末激光微成型气体保护装置，包括进气口(1)，连接件(2)，气流扩散筒(3)；进气口(1)固定于连接件(2)上方，与连接件(2)共中心轴连接；气流扩散筒(3)固定于连接件(2)下方，与连接件(2)共中心轴连接；本发明的特征在于还包括固定于气流扩散筒(3)中，用于缓冲、匀化保护气体的网状结构(4)，和固定于连接件(2)下方，与气流扩散筒(3)共中心轴连接的，口径沿保护气体流向逐渐扩大的渐阔管状腔体(6)；渐阔管状腔体(6)上设有分别引入光学聚焦系统和粉末定点传送头的光学聚焦头引入口(7)和粉末定位传送喷嘴引入口(8)；保护气体采用重于空气的不活泼气体。
2.根据权利要求1所述金属粉末激光微成型气体保护装置，其特征在于渐阔管状腔体(6)的下端与加工面平行，是整体呈锥形的不完全对称的喇叭口结构。
3.根据权利要求1所述金属粉末激光微成型气体保护装置，其特征在于网状结构(4)上设有孔径小于2mm的网孔。
全文摘要
金属粉末激光微成型气体保护装置属于激光微技术领域，它包括进气口，连接件，气流扩散筒；进气口在连接件上方，与其共中心轴连接；气流扩散筒在连接件下方，与其共中心轴连接；还包括在气流扩散筒中，缓冲、匀化保护气体的网状结构，和在连接件下方，与气流扩散筒共中心轴连接的，口径沿保护气体流向逐渐扩大的渐阔管状腔体；渐阔管状腔体上设有光学聚焦头引入口和粉末定位传送喷嘴引入口；保护气体采用重于空气的不活泼气体。渐阔管状腔体的下端与加工面平行，是整体呈锥形的不完全对称的喇叭口结构。网状结构上设有孔径小于2mm的网孔。本发明结构简单，利于普及，与激光金属粉末微成型加工工艺相兼容。
文档编号B22F3/105GK1785556SQ20051013205
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者左铁钏, 王旭葆, 武强 申请人:北京工业大学