一种分粉器和激光熔覆送粉设备的制作方法

1.本实用新型涉及激光熔覆技术领域，尤其涉及一种分粉器和激光熔覆送粉设备。


背景技术：

2.激光熔覆是一种新的表面改性技术，它通过激光熔覆喷嘴在基材表面添加熔覆材料(一般为粉末)，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基材表面形成冶金结合的添料熔覆层，该图层能够显著改善基材表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等。
3.在激光熔覆工艺中，激光熔覆喷嘴已由单路喷嘴发展到多路喷嘴。粉末由送粉器输送，通过输送管道输送至分粉器，分粉器将接收到的粉末分成多路，并由多路输送管道输送至激光熔覆喷嘴。
4.现有的分粉器多为中空结构，空腔截面是输送管道截面的5倍以上，当载有粉末的气流进入分粉器空腔后，由于体积膨胀，使得气流流速减慢。不仅如此，若分粉器作业时未处于竖直状态，粉末在重力作用和气流角度的影响下，部分粉末易残留在分粉器内，甚至造成粉末堵塞，导致粉末不能精准的被均分，不仅会影响粉末的利用率，而且会影响熔覆层的形状，降低激光熔覆质量。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种分粉器和激光熔覆送粉设备，用于分粉器不受设置角度限制的情况下，防止粉末在分粉管内堆积堵塞管道，更加精准的均分粉末。
6.为了实现上述目的，第一方面，本实用新型提供一种分粉器。该分粉器包括：贯通的分粉管、依次连接的多组螺旋式叶片组成和中空底座。多组螺旋式叶片组成均沿粉末在分粉管内的传送方向设置在分粉管内。每一组螺旋式叶片组成均包括第一螺旋式叶片和第二螺旋式叶片，第一螺旋式叶片和第二螺旋式叶片均为左旋叶片或右旋叶片中的至少一种。第一螺旋式叶片和第二螺旋式叶片在圆周方向上具有夹角α，0
°
《α《180
°
。中空底座的一端与分粉管连通，另一端开设多个出粉口。中空底座的腔体内且靠近分粉管的一端设置可转动的叶轮，中空底座的腔体内且靠近出粉口的位置设置分粉芯。
7.与现有技术相比，本实用新型提供的分粉器中，沿粉末在分粉管内的传送方向依次间隔设置有多个第一螺旋式叶片和第二螺旋式叶片，且第一螺旋式叶片和第二螺旋式叶片之间具有夹角。当粉末在气流的带动下经过第一螺旋式叶片和第二螺旋式叶片时，粉末被螺旋式叶片端部分割，同时粉末的传送方向跟随螺旋叶片的表面弧形角度而改变，实现粉末在分粉管内部传送时以旋流状态前进，从而消除了粉末因受到重力作用和气流角度的影响而偏向一个方向或一个角度的现象。粉末在分粉管内部被反复分割、旋转、混合，粉末传送时不会定格在一个固定的角度和方位，使得分粉管的设置角度不受限制，特别是在空间和方位受限的情况下，便于放置分粉管。不仅如此，当粉末是由多种粉末混合组成的情况下，在分粉管内设置多个第一螺旋式叶片和第二螺旋式叶片，将粉末进行多次分割、旋转、
混合，也起到了粉末再次进行充分混合的作用，保证了多种粉末的混合比例，进一步保证激光熔覆质量。中空底座的腔体内设置可转动的叶轮，叶轮可在粉末气流冲击下进行旋转，旋转的叶轮使得粉末气流的流动方向不断改变，不仅使粉末在中空底座的腔体内分布均匀，便于后续的分粉工作，而且当粉末气流带动叶轮旋转时，粉末气流的部分动能转化为叶轮的旋转动能，使得粉末气流的传输速度降低，实现粉末的缓冲作用，规避了粉末在分粉芯处的堆积现象。此外，中空底座的一端开设多个出粉口，便于粉末被分成多路，输送至激光熔覆喷嘴。
8.第二方面，本实用新型还提供了一种激光熔覆送粉设备，包括送粉器、激光熔覆喷嘴和上述技术方案所述的分粉器。
9.送粉器通过第一接头与分粉管连通，多个出粉口通过多个第二接头与激光熔覆喷嘴连通。
10.与现有技术相比，本实用新型提供的激光熔覆送粉设备的有益效果与上述技术方案所描述的分粉器的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
11.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
12.图1为本实用新型实施例中分粉器的整体结构示意图；
13.图2为本实用新型实施例中多个第一螺旋式叶片和第二螺旋式叶片的位置关系示意图；
14.图3为本实用新型实施例中叶轮的结构示意图；
15.图4为本实用新型实施例中分粉芯的结构示意图。
16.附图标记：
17.1—第一接头，
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2—分粉管，
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3—第一螺旋式叶片；
18.4—第二螺旋式叶片，
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5—叶轮，
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51—旋转轴；
19.52—分粉叶片，
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6—中空底座，
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7—分粉芯；
20.71—凹槽，
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72—圆锥轴，
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73—分粉槽；
21.74—分粉孔，
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8—出粉口。
具体实施方式
22.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
24.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.增材制造是一种以数字模型文件为基础，运用各种材料逐层打印构件的技术。它常被应用于模具制造、工业设计等领域，增材制造中包括激光熔覆技术。激光熔覆技术是一种新的表面改性技术，它通过激光熔覆喷嘴在基材表面添加熔覆材料(一般为粉末)，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层。在激光熔覆过程中，一般需要利用分粉器将送粉器输送的粉末均匀的分为多路。
28.现有技术中，分粉器一般包括一根导管，粉末从导管的一端单孔进入，粉末经过导管后，从导管的另一端设置的多个出粉口输出。但是，在传输粉末过程中，分粉器需要竖直设置，否则粉末易堵塞在导管及出粉口处，造成粉末浪费的同时，导致粉末分配不均。此外，在激光熔覆过程中，分粉器还与激光熔覆喷嘴连接。即，分粉器分别与送粉器和激光熔覆喷嘴连接。上述激光熔覆喷嘴安装在激光熔覆头上。在实际使用过程中，分粉器会随着激光熔覆头运动。此时，分粉器相对于水平面的角度会不断发生变化。基于此，在重力作用的影响下，会导致分粉器中的每个出粉口中的粉末重量不一致，即会导致分粉器分粉不均匀，进而导致进入激光熔覆喷嘴的各个通道的粉末重量不一致，从而影响工件激光熔覆的质量和效率。
29.为了解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例提供了一种分粉器。参见图1至图4，该分粉器包括贯通的分粉管2、依次连接的多组螺旋式叶片组成和中空底座6。多组螺旋式叶片组成均沿粉末在分粉管2内的传送方向设置在分粉管2内。每一组螺旋式叶片组成均包括第一螺旋式叶片3和第二螺旋式叶片4，第一螺旋式叶片3和第二螺旋式叶片4均为左旋叶片或右旋叶片中的至少一种。第一螺旋式叶片3和第二螺旋式叶片4在圆周方向上具有夹角α，0
°
《α《180
°
。中空底座6的一端与分粉管2连通，另一端开设多个出粉口8。中空底座6的腔体内且靠近分粉管2的一端设置可转动的叶轮5，中空底座6的腔体内且靠近出粉口8的位置设置分粉芯7。
30.参见图1至图4，上述第一螺旋式叶片3、第二螺旋式叶片4、叶轮5、分粉芯7的大小、材质可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。分粉管2的材质和形状也根据实际情况进行设置。出粉口8的数量可以根据实际情况进行设置，例如两个、三个或四个等。在本实用新型实施例中，分粉管2优选圆柱形管，材质为金属或非金属均可以，优选金属材质，且分粉管2内壁进行抛光处理，利于减小粉末与分粉管2内壁的摩擦力，增强粉末的流动性，防止
粉末在分粉管2内壁聚集，增加了粉末的利用率。中空底座6的另一端设置有四个出粉口8。
31.如图1和图2所示，第一螺旋式叶片3和第二螺旋式叶片4均由板状材料的两端相对扭转一定角度β形成，扭转角度的范围为170
°
至190
°
，以能更好的分散粉末和改变粉末气流方向为准，第一螺旋式叶片3与第二螺旋式叶片4均为左旋叶片或者均为右旋叶片，也可以将其中一个设置为左旋叶片，另一个设置为右旋叶片。第一螺旋式叶片3和第二螺旋式叶片4在圆周方向上具有夹角α，0
°
《α《180
°
，同样以能更好的分散粉末和改变粉末气流方向为准。在本实用新型实施例中，扭转角度优选设置为180
°
，第一螺旋式叶片3和第二螺旋式叶片4之间的夹角α为90
°
。
32.参见图1至图4，沿粉末在分粉管2内的传送方向依次间隔设置有多个第一螺旋式叶片3和第二螺旋式叶片4，且第一螺旋式叶片3和第二螺旋式叶片4之间具有夹角。当粉末在气流的带动下经过第一螺旋式叶片3和第二螺旋式叶片4时，粉末被螺旋式叶片端部分割，同时粉末的传送方向跟随螺旋叶片的旋转角度而改变，实现粉末在分粉管2内部传送时以旋流状态前进，从而消除了粉末因受到重力作用或气流角度的影响而偏向一个方向或一个角度的现象。粉末在分粉管2内传送时被反复分割、旋转、混合，粉末传送时不会定格在一个固定的角度和方位，使得分粉管2的设置角度不受限制，特别是在空间和方位受限的情况下，便于设备的放置，扩大了分粉器的适用范围。不仅如此，当粉末是由多种粉末混合组成的情况下，在分粉管2内设置多个第一螺旋式叶片3和第二螺旋式叶片4，也起到了粉末再次进行充分混合的作用，使得多种粉末按照预设比例混合均匀，保证激光熔覆质量。中空底座6的腔体内设置可转动的叶轮5，叶轮5可在粉末气流冲击下进行旋转，不仅使粉末在中空底座6的腔体内分布均匀，便于后续的分粉工作，而且当粉末气流带动叶轮5旋转时，粉末气流的部分动能转化为叶轮5的旋转动能，使得粉末气流的传输速度降低，实现粉末的缓冲作用，规避了粉末在分粉芯7处的堆积现象。此外，中空底座6的一端开设多个出粉口8，便于粉末被分成多路，输送至激光熔覆喷嘴。
33.在一种可选方式中，如图1和图4所示，分粉芯7包括芯体，芯体靠近叶轮5的一端具有凹槽71，凹槽71内沿凹槽71的深度方向设置有安装轴，叶轮5可转动的连接于安装轴。本实用新型实施例提供的凹槽71具有引导来自经叶轮5分散后的粉末的作用，能够顺利接收粉末气流。安装轴的设置给予叶轮5提供了稳定的支撑力，安装轴与芯体可以为一体式结构，一体式结构不需要对其再进行组装，以减小或消除组装时的误差，进而节省了调整时间，提高了工作效率。安装轴与芯体也可以为分体式结构，分体式结构便于加工，缩短加工周期。自凹槽71的槽底沿芯体的长度方向开设贯通的分粉孔74，分粉孔74的出口与出粉口8连通。粉末气流流至凹槽71的底部后，经过分粉孔74传送至出粉口8，实现了粉末的分流。
34.作为一种可能的实现方式，如图4所示，安装轴为位于凹槽71中心且自凹槽71的槽底向槽口延伸的圆锥轴72，圆锥轴72的锥顶设置在靠近叶轮5的一端，对于凹槽71的槽口大小影响较小，粉末的传送速率不会因为圆锥轴72的设置而受到影响。不仅如此，圆锥轴72的截面沿着粉末输送方向增大，粉末沿着圆锥轴72的表面传送至分粉孔74内，更有利于粉末的分流。
35.在一种可选方式中，圆锥轴72的外壁上沿圆锥轴72的长度方向开设多个分粉槽73，多个分粉槽73延伸至凹槽71的槽底后与多个分粉孔74连通。粉末能够沿着分粉槽73传送至分粉孔74，便于粉末的传送和分流。
36.在一些实施例中，如图3所示，叶轮5包括旋转轴51和多个分粉叶片52，多个分粉叶片52沿旋转轴51周向布设。分粉叶片52为弧形叶片，粉末在气流的带动下，粉末的冲击力作用在弧形叶片的表面，带动弧形叶片旋转，同时粉末气流经过分粉叶片52靠近分粉管2的一端时，被分割散乱。弧形叶片旋转时，粉末的流动方向随着叶片的旋转和叶片表面弧度的变化而改变，使得粉末在中空底座6的腔体内分布均匀，便于后续的分粉工作。旋转轴51具有相对的第一端和第二端，旋转轴51的第一端与分粉管2转动连接，第二端与圆锥轴72转动连接。本实用新型实施例中，分粉管2的底部设置有用于连接旋转轴51的连接板(图中未示出)，连接板设置为镂空状，以不影响粉末输送为准。旋转轴51的第一端和第二端与连接板和圆锥轴72转动连接的方式多种多样，例如可以通过法兰套连接，也可以在圆锥轴72锥顶和连接板上开设沉孔，旋转轴51的第一端和第二端伸入沉孔内，此处不作具体限定。本实用新型实施例提供的旋转轴51的第一端和第二端均通过耐磨且滑动性较佳的易格斯轴承进行转动连接。在圆锥轴72锥顶和连接板上开设用于安装易格斯轴承的槽，易格斯轴承外壁与圆锥轴72及连接板固定连接，旋转轴51与易格斯轴承内壁紧固连接。分粉叶片52在粉末气流的冲击下进行旋转，同步的带动旋转轴51旋转。当粉末气流带动分粉叶片52旋转时，粉末气流的部分动能转化为分粉叶片52的旋转动能，使得粉末气流的传输速度降低，实现粉末的缓冲作用，规避了粉末在分粉芯7处的堆积现象。
37.作为一种可能的实现方式，如图1所示，分粉管2与中空底座6连接的部分为阶梯孔段；中空底座6的一端插入阶梯孔段。应理解的是，中空底座6与分粉管2的连接方式多种多样，例如可以是螺纹连接、粘接或过盈配合。分粉管2与中空底座6连接的部分均设置为阶梯孔段，增加了分粉管2与中空底座6连接的稳定性，增强了结构的整体性。
38.参见图1至图4，第二方面，本实用新型实施例还提供了一种激光熔覆送粉设备，包括送粉器、激光熔覆喷嘴和上述技术方案所述的分粉器。送粉器通过第一接头1与分粉管2连通，多个出粉口8通过多个第二接头(图中未示出)与激光熔覆喷嘴连通。上述第一接头1和第二接头可以是快插接头，应理解，第二接头的数量根据出粉口8的数量确定。在本实用新型实施例中，设置有四个第二接头。
39.本实用新型实施例提供的激光熔覆送粉设备的有益效果与上述技术方案所述分粉器的有益效果相同，此处不做赘述。
40.下面以一种可能的实现方式为例，描述激光熔覆送粉设备的工作原理。应理解，以下描述仅用于理解，不用于具体限定。
41.参见图1至图4，粉末由送粉器通过第一接头1输送至分粉管2，粉末经过依次间隔设置的第一螺旋式叶片3和第二螺旋式叶片4时，被螺旋式叶片的端部分割，粉末的流动方向随着螺旋式叶片表面弧形角度的变化而变化，从而使粉末气流在分粉管2内的流动方向不断的改变，使得粉末气流以旋转流动的形式输送，消除了粉末受到的重力、气流方向及分粉管2设置方向的干扰，规避了粉末在分粉管2内聚集，甚至堵塞管路。粉末由气流带动输送至中空底座6时，粉末气流的冲击力带动分散叶片旋转，粉末在旋转的分散叶片的带动下，流动方向被再次打乱，使得粉末在中空底座6的腔室内分布均匀。粉末由分粉芯7所具有的凹槽71顺利接收，并沿着圆锥轴72的外壁上开设的多个分粉槽73最终经过分粉孔74传输至出粉口8，实现粉末的分流。出粉口8通过多个第二接头将粉末传输至激光熔覆喷嘴，进行激光熔覆。
42.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
43.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。